]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm, page_alloc: defer debugging checks of pages allocated from the PCP
[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 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
945 {
946         int ret = 1;
947
948         /*
949          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
950          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
951          */
952         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
953
954         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
955                 ret = 0;
956                 goto out;
957         }
958         switch (page - head_page) {
959         case 1:
960                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
961                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
962                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
963                         goto out;
964                 }
965                 break;
966         case 2:
967                 /*
968                  * the second tail page: ->mapping is
969                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
970                  */
971                 break;
972         default:
973                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
974                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
975                         goto out;
976                 }
977                 break;
978         }
979         if (unlikely(!PageTail(page))) {
980                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
981                 goto out;
982         }
983         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
984                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
985                 goto out;
986         }
987         ret = 0;
988 out:
989         page->mapping = NULL;
990         clear_compound_head(page);
991         return ret;
992 }
993
994 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order);
995
996 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
997 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
998 {
999         return free_pages_prepare(page, 0);
1000 }
1001
1002 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1003 {
1004         return false;
1005 }
1006 #else
1007 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1008 {
1009         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1010
1011         trace_mm_page_free(page, 0);
1012         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1013         kasan_free_pages(page, 0);
1014
1015         if (PageAnonHead(page))
1016                 page->mapping = NULL;
1017
1018         reset_page_owner(page, 0);
1019
1020         if (!PageHighMem(page)) {
1021                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1022                                            PAGE_SIZE);
1023                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1024                                            PAGE_SIZE);
1025         }
1026         arch_free_page(page, 0);
1027         kernel_poison_pages(page, 0, 0);
1028         kernel_map_pages(page, 0, 0);
1029
1030         page_cpupid_reset_last(page);
1031         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1032         return true;
1033 }
1034
1035 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1036 {
1037         return free_pages_check(page);
1038 }
1039 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1040
1041 /*
1042  * Frees a number of pages from the PCP lists
1043  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1044  * count is the number of pages to free.
1045  *
1046  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1047  * see if this freeing clears that state.
1048  *
1049  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1050  * pinned" detection logic.
1051  */
1052 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1053                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1054 {
1055         int migratetype = 0;
1056         int batch_free = 0;
1057         unsigned long nr_scanned;
1058         bool isolated_pageblocks;
1059
1060         spin_lock(&zone->lock);
1061         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1062         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
1063         if (nr_scanned)
1064                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1065
1066         while (count) {
1067                 struct page *page;
1068                 struct list_head *list;
1069
1070                 /*
1071                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1072                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1073                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1074                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1075                  * lists
1076                  */
1077                 do {
1078                         batch_free++;
1079                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1080                                 migratetype = 0;
1081                         list = &pcp->lists[migratetype];
1082                 } while (list_empty(list));
1083
1084                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1085                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1086                         batch_free = count;
1087
1088                 do {
1089                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1090
1091                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1092                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1093                         list_del(&page->lru);
1094
1095                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1096                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1097                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1098                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1099                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1100                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1101
1102                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1103                                 continue;
1104
1105                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1106                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1107                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1108         }
1109         spin_unlock(&zone->lock);
1110 }
1111
1112 static void free_one_page(struct zone *zone,
1113                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1114                                 unsigned int order,
1115                                 int migratetype)
1116 {
1117         unsigned long nr_scanned;
1118         spin_lock(&zone->lock);
1119         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
1120         if (nr_scanned)
1121                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1122
1123         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1124                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1125                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1126         }
1127         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1128         spin_unlock(&zone->lock);
1129 }
1130
1131 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1132                                 unsigned long zone, int nid)
1133 {
1134         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1135         init_page_count(page);
1136         page_mapcount_reset(page);
1137         page_cpupid_reset_last(page);
1138
1139         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1140 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1141         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1142         if (!is_highmem_idx(zone))
1143                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1144 #endif
1145 }
1146
1147 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1148                                         int nid)
1149 {
1150         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1151 }
1152
1153 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1154 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1155 {
1156         pg_data_t *pgdat;
1157         int nid, zid;
1158
1159         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1160                 return;
1161
1162         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1163         pgdat = NODE_DATA(nid);
1164
1165         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1166                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1167
1168                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1169                         break;
1170         }
1171         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1172 }
1173 #else
1174 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1175 {
1176 }
1177 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1178
1179 /*
1180  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1181  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1182  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1183  * sent to the buddy page allocator.
1184  */
1185 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
1186 {
1187         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1188         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1189
1190         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1191                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1192                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1193
1194                         init_reserved_page(start_pfn);
1195
1196                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1197                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1198
1199                         SetPageReserved(page);
1200                 }
1201         }
1202 }
1203
1204 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1205 {
1206         int bad = 0;
1207
1208         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1209
1210         trace_mm_page_free(page, order);
1211         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1212         kasan_free_pages(page, order);
1213
1214         /*
1215          * Check tail pages before head page information is cleared to
1216          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1217          */
1218         if (unlikely(order)) {
1219                 bool compound = PageCompound(page);
1220                 int i;
1221
1222                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1223
1224                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1225                         if (compound)
1226                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1227                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1228                                 bad++;
1229                                 continue;
1230                         }
1231                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1232                 }
1233         }
1234         if (PageAnonHead(page))
1235                 page->mapping = NULL;
1236         bad += free_pages_check(page);
1237         if (bad)
1238                 return false;
1239
1240         page_cpupid_reset_last(page);
1241         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1242         reset_page_owner(page, order);
1243
1244         if (!PageHighMem(page)) {
1245                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1246                                            PAGE_SIZE << order);
1247                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1248                                            PAGE_SIZE << order);
1249         }
1250         arch_free_page(page, order);
1251         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1252         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1253
1254         return true;
1255 }
1256
1257 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1258 {
1259         unsigned long flags;
1260         int migratetype;
1261         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1262
1263         if (!free_pages_prepare(page, order))
1264                 return;
1265
1266         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1267         local_irq_save(flags);
1268         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1269         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1270         local_irq_restore(flags);
1271 }
1272
1273 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1274 {
1275         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1276         struct page *p = page;
1277         unsigned int loop;
1278
1279         prefetchw(p);
1280         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1281                 prefetchw(p + 1);
1282                 __ClearPageReserved(p);
1283                 set_page_count(p, 0);
1284         }
1285         __ClearPageReserved(p);
1286         set_page_count(p, 0);
1287
1288         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1289         set_page_refcounted(page);
1290         __free_pages(page, order);
1291 }
1292
1293 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1294         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1295
1296 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1297
1298 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1299 {
1300         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1301         int nid;
1302
1303         spin_lock(&early_pfn_lock);
1304         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1305         if (nid < 0)
1306                 nid = 0;
1307         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1308
1309         return nid;
1310 }
1311 #endif
1312
1313 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1314 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1315                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1316 {
1317         int nid;
1318
1319         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1320         if (nid >= 0 && nid != node)
1321                 return false;
1322         return true;
1323 }
1324
1325 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1326 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1327 {
1328         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1329 }
1330
1331 #else
1332
1333 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1334 {
1335         return true;
1336 }
1337 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1338                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1339 {
1340         return true;
1341 }
1342 #endif
1343
1344
1345 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1346                                                         unsigned int order)
1347 {
1348         if (early_page_uninitialised(pfn))
1349                 return;
1350         return __free_pages_boot_core(page, order);
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1355  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1356  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1357  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1358  * pageblocks.
1359  *
1360  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1361  *
1362  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1363  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1364  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1365  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1366  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1367  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1368  * page in a pageblock.
1369  */
1370 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1371                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1372 {
1373         struct page *start_page;
1374         struct page *end_page;
1375
1376         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1377         end_pfn--;
1378
1379         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1380                 return NULL;
1381
1382         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1383
1384         if (page_zone(start_page) != zone)
1385                 return NULL;
1386
1387         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1388
1389         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1390         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1391                 return NULL;
1392
1393         return start_page;
1394 }
1395
1396 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1397 {
1398         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1399         unsigned long block_end_pfn;
1400
1401         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1402         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1403                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1404                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1405
1406                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1407
1408                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1409                                              block_end_pfn, zone))
1410                         return;
1411         }
1412
1413         /* We confirm that there is no hole */
1414         zone->contiguous = true;
1415 }
1416
1417 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1418 {
1419         zone->contiguous = false;
1420 }
1421
1422 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1423 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1424                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1425 {
1426         int i;
1427
1428         if (!page)
1429                 return;
1430
1431         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1432         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1433             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1434                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1435                 __free_pages_boot_core(page, MAX_ORDER-1);
1436                 return;
1437         }
1438
1439         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
1440                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1441 }
1442
1443 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1444 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1445 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1446
1447 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1448 {
1449         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1450                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1451 }
1452
1453 /* Initialise remaining memory on a node */
1454 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1455 {
1456         pg_data_t *pgdat = data;
1457         int nid = pgdat->node_id;
1458         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1459         unsigned long start = jiffies;
1460         unsigned long nr_pages = 0;
1461         unsigned long walk_start, walk_end;
1462         int i, zid;
1463         struct zone *zone;
1464         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1465         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1466
1467         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1468                 pgdat_init_report_one_done();
1469                 return 0;
1470         }
1471
1472         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1473         if (!cpumask_empty(cpumask))
1474                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1475
1476         /* Sanity check boundaries */
1477         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1478         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1479         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1480
1481         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1482         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1483                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1484                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1485                         break;
1486         }
1487
1488         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1489                 unsigned long pfn, end_pfn;
1490                 struct page *page = NULL;
1491                 struct page *free_base_page = NULL;
1492                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1493                 int nr_to_free = 0;
1494
1495                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1496                 pfn = first_init_pfn;
1497                 if (pfn < walk_start)
1498                         pfn = walk_start;
1499                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1500                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1501
1502                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1503                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1504                                 goto free_range;
1505
1506                         /*
1507                          * Ensure pfn_valid is checked every
1508                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1509                          */
1510                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1511                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1512                                         page = NULL;
1513                                         goto free_range;
1514                                 }
1515                         }
1516
1517                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1518                                 page = NULL;
1519                                 goto free_range;
1520                         }
1521
1522                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1523                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1524                                 page++;
1525                         } else {
1526                                 nr_pages += nr_to_free;
1527                                 deferred_free_range(free_base_page,
1528                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1529                                 free_base_page = NULL;
1530                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1531
1532                                 page = pfn_to_page(pfn);
1533                                 cond_resched();
1534                         }
1535
1536                         if (page->flags) {
1537                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1538                                 goto free_range;
1539                         }
1540
1541                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1542                         if (!free_base_page) {
1543                                 free_base_page = page;
1544                                 free_base_pfn = pfn;
1545                                 nr_to_free = 0;
1546                         }
1547                         nr_to_free++;
1548
1549                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1550                         continue;
1551 free_range:
1552                         /* Free the current block of pages to allocator */
1553                         nr_pages += nr_to_free;
1554                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1555                                                                 nr_to_free);
1556                         free_base_page = NULL;
1557                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1558                 }
1559
1560                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1561         }
1562
1563         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1564         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1565
1566         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1567                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1568
1569         pgdat_init_report_one_done();
1570         return 0;
1571 }
1572 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1573
1574 void __init page_alloc_init_late(void)
1575 {
1576         struct zone *zone;
1577
1578 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1579         int nid;
1580
1581         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1582         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1583         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1584                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1585         }
1586
1587         /* Block until all are initialised */
1588         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1589
1590         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1591         files_maxfiles_init();
1592 #endif
1593
1594         for_each_populated_zone(zone)
1595                 set_zone_contiguous(zone);
1596 }
1597
1598 #ifdef CONFIG_CMA
1599 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1600 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1601 {
1602         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1603         struct page *p = page;
1604
1605         do {
1606                 __ClearPageReserved(p);
1607                 set_page_count(p, 0);
1608         } while (++p, --i);
1609
1610         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1611
1612         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1613                 i = pageblock_nr_pages;
1614                 p = page;
1615                 do {
1616                         set_page_refcounted(p);
1617                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1618                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1619                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1620         } else {
1621                 set_page_refcounted(page);
1622                 __free_pages(page, pageblock_order);
1623         }
1624
1625         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1626 }
1627 #endif
1628
1629 /*
1630  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1631  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1632  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1633  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1634  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1635  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1636  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1637  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1638  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1639  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1640  *
1641  * -- nyc
1642  */
1643 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1644         int low, int high, struct free_area *area,
1645         int migratetype)
1646 {
1647         unsigned long size = 1 << high;
1648
1649         while (high > low) {
1650                 area--;
1651                 high--;
1652                 size >>= 1;
1653                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1654
1655                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1656                         debug_guardpage_enabled() &&
1657                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1658                         /*
1659                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1660                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1661                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1662                          * pages will stay not present in virtual address space
1663                          */
1664                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1665                         continue;
1666                 }
1667                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1668                 area->nr_free++;
1669                 set_page_order(&page[size], high);
1670         }
1671 }
1672
1673 /*
1674  * This page is about to be returned from the page allocator
1675  */
1676 static inline int check_new_page(struct page *page)
1677 {
1678         const char *bad_reason;
1679         unsigned long bad_flags;
1680
1681         if (page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON))
1682                 return 0;
1683
1684         bad_reason = NULL;
1685         bad_flags = 0;
1686         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1687                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1688         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1689                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1690         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1691                 bad_reason = "nonzero _count";
1692         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1693                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1694                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1695         }
1696         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1697                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1698                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1699         }
1700 #ifdef CONFIG_MEMCG
1701         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1702                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1703 #endif
1704         if (unlikely(bad_reason)) {
1705                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1706                 return 1;
1707         }
1708         return 0;
1709 }
1710
1711 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1712 {
1713         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1714                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1715 }
1716
1717 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1718 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1719 {
1720         return false;
1721 }
1722
1723 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1724 {
1725         return check_new_page(page);
1726 }
1727 #else
1728 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1729 {
1730         return check_new_page(page);
1731 }
1732 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1733 {
1734         return false;
1735 }
1736 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1737
1738 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1739 {
1740         int i;
1741         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1742                 struct page *p = page + i;
1743
1744                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1745                         return true;
1746         }
1747
1748         return false;
1749 }
1750
1751 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1752                                                         unsigned int alloc_flags)
1753 {
1754         int i;
1755         bool poisoned = true;
1756
1757         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1758                 struct page *p = page + i;
1759                 if (poisoned)
1760                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1761         }
1762
1763         set_page_private(page, 0);
1764         set_page_refcounted(page);
1765
1766         arch_alloc_page(page, order);
1767         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1768         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1769         kasan_alloc_pages(page, order);
1770
1771         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1772                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1773                         clear_highpage(page + i);
1774
1775         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1776                 prep_compound_page(page, order);
1777
1778         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1779
1780         /*
1781          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1782          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1783          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1784          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1785          */
1786         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1787                 set_page_pfmemalloc(page);
1788         else
1789                 clear_page_pfmemalloc(page);
1790 }
1791
1792 /*
1793  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1794  * the smallest available page from the freelists
1795  */
1796 static inline
1797 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1798                                                 int migratetype)
1799 {
1800         unsigned int current_order;
1801         struct free_area *area;
1802         struct page *page;
1803
1804         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1805         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1806                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1807                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1808                                                         struct page, lru);
1809                 if (!page)
1810                         continue;
1811                 list_del(&page->lru);
1812                 rmv_page_order(page);
1813                 area->nr_free--;
1814                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1815                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1816                 return page;
1817         }
1818
1819         return NULL;
1820 }
1821
1822
1823 /*
1824  * This array describes the order lists are fallen back to when
1825  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1826  */
1827 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1828         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1829         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1830         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1831 #ifdef CONFIG_CMA
1832         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1833 #endif
1834 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1835         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1836 #endif
1837 };
1838
1839 #ifdef CONFIG_CMA
1840 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1841                                         unsigned int order)
1842 {
1843         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1844 }
1845 #else
1846 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1847                                         unsigned int order) { return NULL; }
1848 #endif
1849
1850 /*
1851  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1852  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1853  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1854  */
1855 int move_freepages(struct zone *zone,
1856                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1857                           int migratetype)
1858 {
1859         struct page *page;
1860         unsigned int order;
1861         int pages_moved = 0;
1862
1863 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1864         /*
1865          * page_zone is not safe to call in this context when
1866          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1867          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1868          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1869          * grouping pages by mobility
1870          */
1871         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1872 #endif
1873
1874         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1875                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1876                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1877
1878                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1879                         page++;
1880                         continue;
1881                 }
1882
1883                 if (!PageBuddy(page)) {
1884                         page++;
1885                         continue;
1886                 }
1887
1888                 order = page_order(page);
1889                 list_move(&page->lru,
1890                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1891                 page += 1 << order;
1892                 pages_moved += 1 << order;
1893         }
1894
1895         return pages_moved;
1896 }
1897
1898 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1899                                 int migratetype)
1900 {
1901         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1902         struct page *start_page, *end_page;
1903
1904         start_pfn = page_to_pfn(page);
1905         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1906         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1907         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1908         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1909
1910         /* Do not cross zone boundaries */
1911         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1912                 start_page = page;
1913         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1914                 return 0;
1915
1916         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1917 }
1918
1919 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1920                                         int start_order, int migratetype)
1921 {
1922         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1923
1924         while (nr_pageblocks--) {
1925                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1926                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1927         }
1928 }
1929
1930 /*
1931  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1932  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1933  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1934  *
1935  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1936  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1937  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1938  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1939  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1940  * pageblocks.
1941  */
1942 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1943 {
1944         /*
1945          * Leaving this order check is intended, although there is
1946          * relaxed order check in next check. The reason is that
1947          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1948          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1949          * so could be changed anytime.
1950          */
1951         if (order >= pageblock_order)
1952                 return true;
1953
1954         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1955                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1956                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1957                 page_group_by_mobility_disabled)
1958                 return true;
1959
1960         return false;
1961 }
1962
1963 /*
1964  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1965  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1966  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1967  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1968  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1969  */
1970 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1971                                                           int start_type)
1972 {
1973         unsigned int current_order = page_order(page);
1974         int pages;
1975
1976         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1977         if (current_order >= pageblock_order) {
1978                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1979                 return;
1980         }
1981
1982         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1983
1984         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1985         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1986                         page_group_by_mobility_disabled)
1987                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1988 }
1989
1990 /*
1991  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1992  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1993  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1994  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1995  */
1996 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1997                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1998 {
1999         int i;
2000         int fallback_mt;
2001
2002         if (area->nr_free == 0)
2003                 return -1;
2004
2005         *can_steal = false;
2006         for (i = 0;; i++) {
2007                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2008                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2009                         break;
2010
2011                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2012                         continue;
2013
2014                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2015                         *can_steal = true;
2016
2017                 if (!only_stealable)
2018                         return fallback_mt;
2019
2020                 if (*can_steal)
2021                         return fallback_mt;
2022         }
2023
2024         return -1;
2025 }
2026
2027 /*
2028  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2029  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2030  */
2031 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2032                                 unsigned int alloc_order)
2033 {
2034         int mt;
2035         unsigned long max_managed, flags;
2036
2037         /*
2038          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2039          * Check is race-prone but harmless.
2040          */
2041         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2042         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2043                 return;
2044
2045         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2046
2047         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2048         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2049                 goto out_unlock;
2050
2051         /* Yoink! */
2052         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2053         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2054                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2055                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2056                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2057                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2058         }
2059
2060 out_unlock:
2061         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2062 }
2063
2064 /*
2065  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2066  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2067  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2068  * to recover from than an OOM.
2069  */
2070 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
2071 {
2072         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2073         unsigned long flags;
2074         struct zoneref *z;
2075         struct zone *zone;
2076         struct page *page;
2077         int order;
2078
2079         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2080                                                                 ac->nodemask) {
2081                 /* Preserve at least one pageblock */
2082                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2083                         continue;
2084
2085                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2086                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2087                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2088
2089                         page = list_first_entry_or_null(
2090                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2091                                         struct page, lru);
2092                         if (!page)
2093                                 continue;
2094
2095                         /*
2096                          * It should never happen but changes to locking could
2097                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
2098                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
2099                          * and watch for underflows.
2100                          */
2101                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
2102                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2103
2104                         /*
2105                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2106                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2107                          * is doing the work and needs the pages. More
2108                          * importantly, if the block was always converted to
2109                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2110                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2111                          * may increase.
2112                          */
2113                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2114                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2115                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2116                         return;
2117                 }
2118                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2119         }
2120 }
2121
2122 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2123 static inline struct page *
2124 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2125 {
2126         struct free_area *area;
2127         unsigned int current_order;
2128         struct page *page;
2129         int fallback_mt;
2130         bool can_steal;
2131
2132         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2133         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2134                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2135                                 --current_order) {
2136                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2137                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2138                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2139                 if (fallback_mt == -1)
2140                         continue;
2141
2142                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2143                                                 struct page, lru);
2144                 if (can_steal)
2145                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2146
2147                 /* Remove the page from the freelists */
2148                 area->nr_free--;
2149                 list_del(&page->lru);
2150                 rmv_page_order(page);
2151
2152                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2153                                         start_migratetype);
2154                 /*
2155                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2156                  * migratetype depending on the decisions in
2157                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2158                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2159                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2160                  */
2161                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2162
2163                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2164                         start_migratetype, fallback_mt);
2165
2166                 return page;
2167         }
2168
2169         return NULL;
2170 }
2171
2172 /*
2173  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2174  * Call me with the zone->lock already held.
2175  */
2176 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2177                                 int migratetype)
2178 {
2179         struct page *page;
2180
2181         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2182         if (unlikely(!page)) {
2183                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2184                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2185
2186                 if (!page)
2187                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2188         }
2189
2190         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2191         return page;
2192 }
2193
2194 /*
2195  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2196  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2197  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2198  */
2199 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2200                         unsigned long count, struct list_head *list,
2201                         int migratetype, bool cold)
2202 {
2203         int i;
2204
2205         spin_lock(&zone->lock);
2206         for (i = 0; i < count; ++i) {
2207                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2208                 if (unlikely(page == NULL))
2209                         break;
2210
2211                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2212                         continue;
2213
2214                 /*
2215                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2216                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2217                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2218                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2219                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2220                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2221                  * properly.
2222                  */
2223                 if (likely(!cold))
2224                         list_add(&page->lru, list);
2225                 else
2226                         list_add_tail(&page->lru, list);
2227                 list = &page->lru;
2228                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2229                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2230                                               -(1 << order));
2231         }
2232         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2233         spin_unlock(&zone->lock);
2234         return i;
2235 }
2236
2237 #ifdef CONFIG_NUMA
2238 /*
2239  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2240  * currently executing processor on remote nodes after they have
2241  * expired.
2242  *
2243  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2244  * a single processor.
2245  */
2246 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2247 {
2248         unsigned long flags;
2249         int to_drain, batch;
2250
2251         local_irq_save(flags);
2252         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2253         to_drain = min(pcp->count, batch);
2254         if (to_drain > 0) {
2255                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2256                 pcp->count -= to_drain;
2257         }
2258         local_irq_restore(flags);
2259 }
2260 #endif
2261
2262 /*
2263  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2264  *
2265  * The processor must either be the current processor and the
2266  * thread pinned to the current processor or a processor that
2267  * is not online.
2268  */
2269 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2270 {
2271         unsigned long flags;
2272         struct per_cpu_pageset *pset;
2273         struct per_cpu_pages *pcp;
2274
2275         local_irq_save(flags);
2276         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2277
2278         pcp = &pset->pcp;
2279         if (pcp->count) {
2280                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2281                 pcp->count = 0;
2282         }
2283         local_irq_restore(flags);
2284 }
2285
2286 /*
2287  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2288  *
2289  * The processor must either be the current processor and the
2290  * thread pinned to the current processor or a processor that
2291  * is not online.
2292  */
2293 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2294 {
2295         struct zone *zone;
2296
2297         for_each_populated_zone(zone) {
2298                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2299         }
2300 }
2301
2302 /*
2303  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2304  *
2305  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2306  * the single zone's pages.
2307  */
2308 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2309 {
2310         int cpu = smp_processor_id();
2311
2312         if (zone)
2313                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2314         else
2315                 drain_pages(cpu);
2316 }
2317
2318 /*
2319  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2320  *
2321  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2322  *
2323  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2324  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2325  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2326  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2327  * before the call to on_each_cpu_mask().
2328  */
2329 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2330 {
2331         int cpu;
2332
2333         /*
2334          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2335          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2336          */
2337         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2338
2339         /*
2340          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2341          * as offline notification will cause the notified
2342          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2343          * disables preemption as part of its processing
2344          */
2345         for_each_online_cpu(cpu) {
2346                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2347                 struct zone *z;
2348                 bool has_pcps = false;
2349
2350                 if (zone) {
2351                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2352                         if (pcp->pcp.count)
2353                                 has_pcps = true;
2354                 } else {
2355                         for_each_populated_zone(z) {
2356                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2357                                 if (pcp->pcp.count) {
2358                                         has_pcps = true;
2359                                         break;
2360                                 }
2361                         }
2362                 }
2363
2364                 if (has_pcps)
2365                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2366                 else
2367                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2368         }
2369         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2370                                                                 zone, 1);
2371 }
2372
2373 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2374
2375 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2376 {
2377         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2378         unsigned long flags;
2379         unsigned int order, t;
2380         struct page *page;
2381
2382         if (zone_is_empty(zone))
2383                 return;
2384
2385         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2386
2387         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2388         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2389                 if (pfn_valid(pfn)) {
2390                         page = pfn_to_page(pfn);
2391
2392                         if (page_zone(page) != zone)
2393                                 continue;
2394
2395                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2396                                 swsusp_unset_page_free(page);
2397                 }
2398
2399         for_each_migratetype_order(order, t) {
2400                 list_for_each_entry(page,
2401                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2402                         unsigned long i;
2403
2404                         pfn = page_to_pfn(page);
2405                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2406                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2407                 }
2408         }
2409         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2410 }
2411 #endif /* CONFIG_PM */
2412
2413 /*
2414  * Free a 0-order page
2415  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2416  */
2417 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2418 {
2419         struct zone *zone = page_zone(page);
2420         struct per_cpu_pages *pcp;
2421         unsigned long flags;
2422         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2423         int migratetype;
2424
2425         if (!free_pcp_prepare(page))
2426                 return;
2427
2428         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2429         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2430         local_irq_save(flags);
2431         __count_vm_event(PGFREE);
2432
2433         /*
2434          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2435          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2436          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2437          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2438          * excessively into the page allocator
2439          */
2440         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2441                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2442                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2443                         goto out;
2444                 }
2445                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2446         }
2447
2448         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2449         if (!cold)
2450                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2451         else
2452                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2453         pcp->count++;
2454         if (pcp->count >= pcp->high) {
2455                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2456                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2457                 pcp->count -= batch;
2458         }
2459
2460 out:
2461         local_irq_restore(flags);
2462 }
2463
2464 /*
2465  * Free a list of 0-order pages
2466  */
2467 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2468 {
2469         struct page *page, *next;
2470
2471         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2472                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2473                 free_hot_cold_page(page, cold);
2474         }
2475 }
2476
2477 /*
2478  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2479  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2480  * Each sub-page must be freed individually.
2481  *
2482  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2483  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2484  */
2485 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2486 {
2487         int i;
2488         gfp_t gfp_mask;
2489
2490         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2491         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2492
2493 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2494         /*
2495          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2496          * otherwise free the whole shadow.
2497          */
2498         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2499                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2500 #endif
2501
2502         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2503         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2504         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2505                 set_page_refcounted(page + i);
2506                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2507         }
2508 }
2509 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2510
2511 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2512 {
2513         unsigned long watermark;
2514         struct zone *zone;
2515         int mt;
2516
2517         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2518
2519         zone = page_zone(page);
2520         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2521
2522         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2523                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2524                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2525                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2526                         return 0;
2527
2528                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2529         }
2530
2531         /* Remove page from free list */
2532         list_del(&page->lru);
2533         zone->free_area[order].nr_free--;
2534         rmv_page_order(page);
2535
2536         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2537
2538         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2539         if (order >= pageblock_order - 1) {
2540                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2541                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2542                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2543                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2544                                 set_pageblock_migratetype(page,
2545                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2546                 }
2547         }
2548
2549
2550         return 1UL << order;
2551 }
2552
2553 /*
2554  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2555  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2556  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2557  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2558  * are enabled.
2559  *
2560  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2561  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2562  */
2563 int split_free_page(struct page *page)
2564 {
2565         unsigned int order;
2566         int nr_pages;
2567
2568         order = page_order(page);
2569
2570         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2571         if (!nr_pages)
2572                 return 0;
2573
2574         /* Split into individual pages */
2575         set_page_refcounted(page);
2576         split_page(page, order);
2577         return nr_pages;
2578 }
2579
2580 /*
2581  * Update NUMA hit/miss statistics
2582  *
2583  * Must be called with interrupts disabled.
2584  *
2585  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2586  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2587  * memory on behalf of other processes.
2588  */
2589 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2590                                                                 gfp_t flags)
2591 {
2592 #ifdef CONFIG_NUMA
2593         int local_nid = numa_node_id();
2594         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2595
2596         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2597                 local_stat = NUMA_OTHER;
2598                 local_nid = preferred_zone->node;
2599         }
2600
2601         if (z->node == local_nid) {
2602                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2603                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2604         } else {
2605                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2606                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2607         }
2608 #endif
2609 }
2610
2611 /*
2612  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2613  */
2614 static inline
2615 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2616                         struct zone *zone, unsigned int order,
2617                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2618                         int migratetype)
2619 {
2620         unsigned long flags;
2621         struct page *page;
2622         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2623
2624         if (likely(order == 0)) {
2625                 struct per_cpu_pages *pcp;
2626                 struct list_head *list;
2627
2628                 local_irq_save(flags);
2629                 do {
2630                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2631                         list = &pcp->lists[migratetype];
2632                         if (list_empty(list)) {
2633                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2634                                                 pcp->batch, list,
2635                                                 migratetype, cold);
2636                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2637                                         goto failed;
2638                         }
2639
2640                         if (cold)
2641                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2642                         else
2643                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2644                 } while (page && check_new_pcp(page));
2645
2646                 __dec_zone_state(zone, NR_ALLOC_BATCH);
2647                 list_del(&page->lru);
2648                 pcp->count--;
2649         } else {
2650                 /*
2651                  * We most definitely don't want callers attempting to
2652                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2653                  */
2654                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2655                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2656
2657                 do {
2658                         page = NULL;
2659                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2660                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2661                                 if (page)
2662                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2663                         }
2664                         if (!page)
2665                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2666                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2667                 spin_unlock(&zone->lock);
2668                 if (!page)
2669                         goto failed;
2670                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2671                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2672                                           get_pcppage_migratetype(page));
2673         }
2674
2675         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2676             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2677                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2678
2679         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2680         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2681         local_irq_restore(flags);
2682
2683         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2684         return page;
2685
2686 failed:
2687         local_irq_restore(flags);
2688         return NULL;
2689 }
2690
2691 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2692
2693 static struct {
2694         struct fault_attr attr;
2695
2696         bool ignore_gfp_highmem;
2697         bool ignore_gfp_reclaim;
2698         u32 min_order;
2699 } fail_page_alloc = {
2700         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2701         .ignore_gfp_reclaim = true,
2702         .ignore_gfp_highmem = true,
2703         .min_order = 1,
2704 };
2705
2706 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2707 {
2708         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2709 }
2710 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2711
2712 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2713 {
2714         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2715                 return false;
2716         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2717                 return false;
2718         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2719                 return false;
2720         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2721                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2722                 return false;
2723
2724         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2725 }
2726
2727 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2728
2729 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2730 {
2731         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2732         struct dentry *dir;
2733
2734         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2735                                         &fail_page_alloc.attr);
2736         if (IS_ERR(dir))
2737                 return PTR_ERR(dir);
2738
2739         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2740                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2741                 goto fail;
2742         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2743                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2744                 goto fail;
2745         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2746                                 &fail_page_alloc.min_order))
2747                 goto fail;
2748
2749         return 0;
2750 fail:
2751         debugfs_remove_recursive(dir);
2752
2753         return -ENOMEM;
2754 }
2755
2756 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2757
2758 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2759
2760 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2761
2762 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2763 {
2764         return false;
2765 }
2766
2767 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2768
2769 /*
2770  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2771  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2772  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2773  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2774  */
2775 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2776                         unsigned long mark, int classzone_idx,
2777                         unsigned int alloc_flags,
2778                         long free_pages)
2779 {
2780         long min = mark;
2781         int o;
2782         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2783
2784         /* free_pages may go negative - that's OK */
2785         free_pages -= (1 << order) - 1;
2786
2787         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2788                 min -= min / 2;
2789
2790         /*
2791          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2792          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2793          * atomic reserve but it avoids a search.
2794          */
2795         if (likely(!alloc_harder))
2796                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2797         else
2798                 min -= min / 4;
2799
2800 #ifdef CONFIG_CMA
2801         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2802         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2803                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2804 #endif
2805
2806         /*
2807          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2808          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2809          * even if a suitable page happened to be free.
2810          */
2811         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2812                 return false;
2813
2814         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2815         if (!order)
2816                 return true;
2817
2818         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2819         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2820                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2821                 int mt;
2822
2823                 if (!area->nr_free)
2824                         continue;
2825
2826                 if (alloc_harder)
2827                         return true;
2828
2829                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2830                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2831                                 return true;
2832                 }
2833
2834 #ifdef CONFIG_CMA
2835                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2836                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2837                         return true;
2838                 }
2839 #endif
2840         }
2841         return false;
2842 }
2843
2844 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2845                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2846 {
2847         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2848                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2849 }
2850
2851 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2852                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2853 {
2854         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2855         long cma_pages = 0;
2856
2857 #ifdef CONFIG_CMA
2858         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2859         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2860                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2861 #endif
2862
2863         /*
2864          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2865          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2866          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2867          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2868          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2869          */
2870         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2871                 return true;
2872
2873         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2874                                         free_pages);
2875 }
2876
2877 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2878                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2879 {
2880         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2881
2882         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2883                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2884
2885         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2886                                                                 free_pages);
2887 }
2888
2889 #ifdef CONFIG_NUMA
2890 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2891 {
2892         return local_zone->node == zone->node;
2893 }
2894
2895 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2896 {
2897         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2898                                 RECLAIM_DISTANCE;
2899 }
2900 #else   /* CONFIG_NUMA */
2901 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2902 {
2903         return true;
2904 }
2905
2906 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2907 {
2908         return true;
2909 }
2910 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2911
2912 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2913 {
2914         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2915
2916         do {
2917                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2918                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2919                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2920                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2921         } while (zone++ != preferred_zone);
2922 }
2923
2924 /*
2925  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2926  * a page.
2927  */
2928 static struct page *
2929 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2930                                                 const struct alloc_context *ac)
2931 {
2932         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2933         struct zone *zone;
2934         bool fair_skipped = false;
2935         bool apply_fair = (alloc_flags & ALLOC_FAIR);
2936
2937 zonelist_scan:
2938         /*
2939          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2940          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2941          */
2942         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2943                                                                 ac->nodemask) {
2944                 struct page *page;
2945                 unsigned long mark;
2946
2947                 if (cpusets_enabled() &&
2948                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2949                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2950                                 continue;
2951                 /*
2952                  * Distribute pages in proportion to the individual
2953                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2954                  * page was allocated in should have no effect on the
2955                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2956                  */
2957                 if (apply_fair) {
2958                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2959                                 fair_skipped = true;
2960                                 continue;
2961                         }
2962                         if (!zone_local(ac->preferred_zoneref->zone, zone)) {
2963                                 if (fair_skipped)
2964                                         goto reset_fair;
2965                                 apply_fair = false;
2966                         }
2967                 }
2968                 /*
2969                  * When allocating a page cache page for writing, we
2970                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2971                  * limit, such that no single zone holds more than its
2972                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2973                  * The dirty limits take into account the zone's
2974                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2975                  * should be able to balance it without having to
2976                  * write pages from its LRU list.
2977                  *
2978                  * This may look like it could increase pressure on
2979                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2980                  * before they are full.  But the pages that do spill
2981                  * over are limited as the lower zones are protected
2982                  * by this very same mechanism.  It should not become
2983                  * a practical burden to them.
2984                  *
2985                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2986                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2987                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2988                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2989                  * zones are together not big enough to reach the
2990                  * global limit.  The proper fix for these situations
2991                  * will require awareness of zones in the
2992                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2993                  */
2994                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2995                         continue;
2996
2997                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2998                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2999                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3000                         int ret;
3001
3002                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3003                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3004                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3005                                 goto try_this_zone;
3006
3007                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
3008                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3009                                 continue;
3010
3011                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
3012                         switch (ret) {
3013                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
3014                                 /* did not scan */
3015                                 continue;
3016                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
3017                                 /* scanned but unreclaimable */
3018                                 continue;
3019                         default:
3020                                 /* did we reclaim enough */
3021                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3022                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3023                                         goto try_this_zone;
3024
3025                                 continue;
3026                         }
3027                 }
3028
3029 try_this_zone:
3030                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3031                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3032                 if (page) {
3033                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3034
3035                         /*
3036                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3037                          * if the pageblock should be reserved for the future
3038                          */
3039                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3040                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3041
3042                         return page;
3043                 }
3044         }
3045
3046         /*
3047          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
3048          * local node.  However, the local node might have free pages left
3049          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
3050          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
3051          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
3052          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
3053          */
3054         if (fair_skipped) {
3055 reset_fair:
3056                 apply_fair = false;
3057                 fair_skipped = false;
3058                 reset_alloc_batches(ac->preferred_zoneref->zone);
3059                 goto zonelist_scan;
3060         }
3061
3062         return NULL;
3063 }
3064
3065 /*
3066  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3067  * meminfo in irq context.
3068  */
3069 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3070 {
3071         bool ret = false;
3072
3073 #if NODES_SHIFT > 8
3074         ret = in_interrupt();
3075 #endif
3076         return ret;
3077 }
3078
3079 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
3080                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3081                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3082
3083 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
3084 {
3085         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3086
3087         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3088             debug_guardpage_minorder() > 0)
3089                 return;
3090
3091         /*
3092          * This documents exceptions given to allocations in certain
3093          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3094          * of allowed nodes.
3095          */
3096         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3097                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3098                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3099                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3100         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3101                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3102
3103         if (fmt) {
3104                 struct va_format vaf;
3105                 va_list args;
3106
3107                 va_start(args, fmt);
3108
3109                 vaf.fmt = fmt;
3110                 vaf.va = &args;
3111
3112                 pr_warn("%pV", &vaf);
3113
3114                 va_end(args);
3115         }
3116
3117         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
3118                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
3119         dump_stack();
3120         if (!should_suppress_show_mem())
3121                 show_mem(filter);
3122 }
3123
3124 static inline struct page *
3125 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3126         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3127 {
3128         struct oom_control oc = {
3129                 .zonelist = ac->zonelist,
3130                 .nodemask = ac->nodemask,
3131                 .gfp_mask = gfp_mask,
3132                 .order = order,
3133         };
3134         struct page *page;
3135
3136         *did_some_progress = 0;
3137
3138         /*
3139          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3140          * making progress for us.
3141          */
3142         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3143                 *did_some_progress = 1;
3144                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3145                 return NULL;
3146         }
3147
3148         /*
3149          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3150          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3151          * we're still under heavy pressure.
3152          */
3153         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3154                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3155         if (page)
3156                 goto out;
3157
3158         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3159                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3160                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3161                         goto out;
3162                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3163                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3164                         goto out;
3165                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3166                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3167                         goto out;
3168                 if (pm_suspended_storage())
3169                         goto out;
3170                 /*
3171                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3172                  * other request to make a forward progress.
3173                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3174                  * do much for this context but let's try it to at least get
3175                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3176                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3177                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3178                  */
3179
3180                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3181                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3182                         goto out;
3183         }
3184         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3185         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3186                 *did_some_progress = 1;
3187
3188                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3189                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3190                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3191                         /*
3192                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3193                          * are depleted
3194                          */
3195                         if (!page)
3196                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3197                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3198                 }
3199         }
3200 out:
3201         mutex_unlock(&oom_lock);
3202         return page;
3203 }
3204
3205 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3206 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3207 static struct page *
3208 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3209                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3210                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
3211                 bool *deferred_compaction)
3212 {
3213         unsigned long compact_result;
3214         struct page *page;
3215
3216         if (!order)
3217                 return NULL;
3218
3219         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3220         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3221                                                 mode, contended_compaction);
3222         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3223
3224         switch (compact_result) {
3225         case COMPACT_DEFERRED:
3226                 *deferred_compaction = true;
3227                 /* fall-through */
3228         case COMPACT_SKIPPED:
3229                 return NULL;
3230         default:
3231                 break;
3232         }
3233
3234         /*
3235          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3236          * count a compaction stall
3237          */
3238         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3239
3240         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3241                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3242
3243         if (page) {
3244                 struct zone *zone = page_zone(page);
3245
3246                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3247                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3248                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3249                 return page;
3250         }
3251
3252         /*
3253          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3254          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3255          */
3256         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3257
3258         cond_resched();
3259
3260         return NULL;
3261 }
3262 #else
3263 static inline struct page *
3264 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3265                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3266                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
3267                 bool *deferred_compaction)
3268 {
3269         return NULL;
3270 }
3271 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3272
3273 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3274 static int
3275 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3276                                         const struct alloc_context *ac)
3277 {
3278         struct reclaim_state reclaim_state;
3279         int progress;
3280
3281         cond_resched();
3282
3283         /* We now go into synchronous reclaim */
3284         cpuset_memory_pressure_bump();
3285         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3286         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3287         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3288         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3289
3290         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3291                                                                 ac->nodemask);
3292
3293         current->reclaim_state = NULL;
3294         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3295         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3296
3297         cond_resched();
3298
3299         return progress;
3300 }
3301
3302 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3303 static inline struct page *
3304 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3305                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3306                 unsigned long *did_some_progress)
3307 {
3308         struct page *page = NULL;
3309         bool drained = false;
3310
3311         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3312         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3313                 return NULL;
3314
3315 retry:
3316         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3317                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3318
3319         /*
3320          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3321          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3322          * Shrink them them and try again
3323          */
3324         if (!page && !drained) {
3325                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3326                 drain_all_pages(NULL);
3327                 drained = true;
3328                 goto retry;
3329         }
3330
3331         return page;
3332 }
3333
3334 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3335 {
3336         struct zoneref *z;
3337         struct zone *zone;
3338
3339         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3340                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3341                 wakeup_kswapd(zone, order, ac_classzone_idx(ac));
3342 }
3343
3344 static inline unsigned int
3345 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3346 {
3347         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3348
3349         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3350         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3351
3352         /*
3353          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3354          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3355          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3356          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3357          */
3358         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3359
3360         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3361                 /*
3362                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3363                  * if it can't schedule.
3364                  */
3365                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3366                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3367                 /*
3368                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3369                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3370                  */
3371                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3372         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3373                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3374
3375         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3376                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3377                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3378                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3379                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3380                 else if (!in_interrupt() &&
3381                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3382                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3383                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3384         }
3385 #ifdef CONFIG_CMA
3386         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3387                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3388 #endif
3389         return alloc_flags;
3390 }
3391
3392 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3393 {
3394         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3395 }
3396
3397 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3398 {
3399         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3400 }
3401
3402 static inline struct page *
3403 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3404                                                 struct alloc_context *ac)
3405 {
3406         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3407         struct page *page = NULL;
3408         unsigned int alloc_flags;
3409         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3410         unsigned long did_some_progress;
3411         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3412         bool deferred_compaction = false;
3413         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3414
3415         /*
3416          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3417          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3418          * be using allocators in order of preference for an area that is
3419          * too large.
3420          */
3421         if (order >= MAX_ORDER) {
3422                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3423                 return NULL;
3424         }
3425
3426         /*
3427          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3428          * callers that are not in atomic context.
3429          */
3430         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3431                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3432                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3433
3434 retry:
3435         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3436                 wake_all_kswapds(order, ac);
3437
3438         /*
3439          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3440          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3441          * to how we want to proceed.
3442          */
3443         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3444
3445         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3446         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3447                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3448         if (page)
3449                 goto got_pg;
3450
3451         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3452         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3453                 /*
3454                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3455                  * the allocation is high priority and these type of
3456                  * allocations are system rather than user orientated
3457                  */
3458                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3459                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3460                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3461                 if (page)
3462                         goto got_pg;
3463         }
3464
3465         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3466         if (!can_direct_reclaim) {
3467                 /*
3468                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3469                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3470                  * to fail.
3471                  */
3472                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3473                 goto nopage;
3474         }
3475
3476         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3477         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3478                 /*
3479                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3480                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3481                  * for somebody to do a work for us.
3482                  */
3483                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3484                         cond_resched();
3485                         goto retry;
3486                 }
3487                 goto nopage;
3488         }
3489
3490         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3491         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3492                 goto nopage;
3493
3494         /*
3495          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3496          * attempts after direct reclaim are synchronous
3497          */
3498         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3499                                         migration_mode,
3500                                         &contended_compaction,
3501                                         &deferred_compaction);
3502         if (page)
3503                 goto got_pg;
3504
3505         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3506         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3507                 /*
3508                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3509                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3510                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3511                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3512                  * instead of entering direct reclaim.
3513                  */
3514                 if (deferred_compaction)
3515                         goto nopage;
3516
3517                 /*
3518                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3519                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3520                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3521                  * so we fallback to base pages instead.
3522                  */
3523                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3524                         goto nopage;
3525
3526                 /*
3527                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3528                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3529                  * khugepaged trying to collapse.
3530                  */
3531                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3532                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3533                         goto nopage;
3534         }
3535
3536         /*
3537          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3538          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3539          * khugepaged trying to collapse.
3540          */
3541         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3542                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3543
3544         /* Try direct reclaim and then allocating */
3545         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3546                                                         &did_some_progress);
3547         if (page)
3548                 goto got_pg;
3549
3550         /* Do not loop if specifically requested */
3551         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3552                 goto noretry;
3553
3554         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3555         pages_reclaimed += did_some_progress;
3556         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3557             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3558                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3559                 wait_iff_congested(ac->preferred_zoneref->zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3560                 goto retry;
3561         }
3562
3563         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3564         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3565         if (page)
3566                 goto got_pg;
3567
3568         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3569         if (did_some_progress)
3570                 goto retry;
3571
3572 noretry:
3573         /*
3574          * High-order allocations do not necessarily loop after
3575          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3576          * being called after reclaim so call directly if necessary
3577          */
3578         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3579                                             ac, migration_mode,
3580                                             &contended_compaction,
3581                                             &deferred_compaction);
3582         if (page)
3583                 goto got_pg;
3584 nopage:
3585         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3586 got_pg:
3587         return page;
3588 }
3589
3590 /*
3591  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3592  */
3593 struct page *
3594 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3595                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3596 {
3597         struct page *page;
3598         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3599         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_FAIR;
3600         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3601         struct alloc_context ac = {
3602                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3603                 .zonelist = zonelist,
3604                 .nodemask = nodemask,
3605                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3606         };
3607
3608         if (cpusets_enabled()) {
3609                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3610                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3611                 if (!ac.nodemask)
3612                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3613         }
3614
3615         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3616
3617         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3618
3619         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3620
3621         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3622                 return NULL;
3623
3624         /*
3625          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3626          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3627          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3628          */
3629         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3630                 return NULL;
3631
3632         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3633                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3634
3635 retry_cpuset:
3636         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3637
3638         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3639         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3640
3641         /* The preferred zone is used for statistics later */
3642         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3643                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3644         if (!ac.preferred_zoneref) {
3645                 page = NULL;
3646                 goto no_zone;
3647         }
3648
3649         /* First allocation attempt */
3650         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3651         if (likely(page))
3652                 goto out;
3653
3654         /*
3655          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3656          * because I/O on the device might not complete.
3657          */
3658         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3659         ac.spread_dirty_pages = false;
3660
3661         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3662
3663 no_zone:
3664         /*
3665          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3666          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3667          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3668          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3669          */
3670         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3671                 alloc_mask = gfp_mask;
3672                 goto retry_cpuset;
3673         }
3674
3675 out:
3676         if (kmemcheck_enabled && page)
3677                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3678
3679         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3680
3681         return page;
3682 }
3683 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3684
3685 /*
3686  * Common helper functions.
3687  */
3688 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3689 {
3690         struct page *page;
3691
3692         /*
3693          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3694          * a highmem page
3695          */
3696         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3697
3698         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3699         if (!page)
3700                 return 0;
3701         return (unsigned long) page_address(page);
3702 }
3703 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3704
3705 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3706 {
3707         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3708 }
3709 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3710
3711 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3712 {
3713         if (put_page_testzero(page)) {
3714                 if (order == 0)
3715                         free_hot_cold_page(page, false);
3716                 else
3717                         __free_pages_ok(page, order);
3718         }
3719 }
3720
3721 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3722
3723 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3724 {
3725         if (addr != 0) {
3726                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3727                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3728         }
3729 }
3730
3731 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3732
3733 /*
3734  * Page Fragment:
3735  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3736  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3737  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3738  *
3739  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3740  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3741  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3742  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3743  */
3744 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3745                                        gfp_t gfp_mask)
3746 {
3747         struct page *page = NULL;
3748         gfp_t gfp = gfp_mask;
3749
3750 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3751         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3752                     __GFP_NOMEMALLOC;
3753         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3754                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3755         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3756 #endif
3757         if (unlikely(!page))
3758                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3759
3760         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3761
3762         return page;
3763 }
3764
3765 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3766                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3767 {
3768         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3769         struct page *page;
3770         int offset;
3771
3772         if (unlikely(!nc->va)) {
3773 refill:
3774                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3775                 if (!page)
3776                         return NULL;
3777
3778 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3779                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3780                 size = nc->size;
3781 #endif
3782                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3783                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3784                  */
3785                 page_ref_add(page, size - 1);
3786
3787                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3788                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3789                 nc->pagecnt_bias = size;
3790                 nc->offset = size;
3791         }
3792
3793         offset = nc->offset - fragsz;
3794         if (unlikely(offset < 0)) {
3795                 page = virt_to_page(nc->va);
3796
3797                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3798                         goto refill;
3799
3800 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3801                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3802                 size = nc->size;
3803 #endif
3804                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3805                 set_page_count(page, size);
3806
3807                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3808                 nc->pagecnt_bias = size;
3809                 offset = size - fragsz;
3810         }
3811
3812         nc->pagecnt_bias--;
3813         nc->offset = offset;
3814
3815         return nc->va + offset;
3816 }
3817 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3818
3819 /*
3820  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3821  */
3822 void __free_page_frag(void *addr)
3823 {
3824         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3825
3826         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3827                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3828 }
3829 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3830
3831 /*
3832  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3833  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3834  * equivalent to alloc_pages.
3835  *
3836  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3837  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3838  */
3839 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3840 {
3841         struct page *page;
3842
3843         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3844         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3845                 __free_pages(page, order);
3846                 page = NULL;
3847         }
3848         return page;
3849 }
3850
3851 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3852 {
3853         struct page *page;
3854
3855         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3856         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3857                 __free_pages(page, order);
3858                 page = NULL;
3859         }
3860         return page;
3861 }
3862
3863 /*
3864  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3865  * alloc_kmem_pages.
3866  */
3867 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3868 {
3869         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3870         __free_pages(page, order);
3871 }
3872
3873 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3874 {
3875         if (addr != 0) {
3876                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3877                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3878         }
3879 }
3880
3881 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3882                 size_t size)
3883 {
3884         if (addr) {
3885                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3886                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3887
3888                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3889                 while (used < alloc_end) {
3890                         free_page(used);
3891                         used += PAGE_SIZE;
3892                 }
3893         }
3894         return (void *)addr;
3895 }
3896
3897 /**
3898  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3899  * @size: the number of bytes to allocate
3900  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3901  *
3902  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3903  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3904  * allocate memory in power-of-two pages.
3905  *
3906  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3907  *
3908  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3909  */
3910 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3911 {
3912         unsigned int order = get_order(size);
3913         unsigned long addr;
3914
3915         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3916         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3917 }
3918 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3919
3920 /**
3921  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3922  *                         pages on a node.
3923  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3924  * @size: the number of bytes to allocate
3925  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3926  *
3927  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3928  * back.
3929  */
3930 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3931 {
3932         unsigned int order = get_order(size);
3933         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3934         if (!p)
3935                 return NULL;
3936         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3937 }
3938
3939 /**
3940  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3941  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3942  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3943  *
3944  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3945  */
3946 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3947 {
3948         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3949         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3950
3951         while (addr < end) {
3952                 free_page(addr);
3953                 addr += PAGE_SIZE;
3954         }
3955 }
3956 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3957
3958 /**
3959  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3960  * @offset: The zone index of the highest zone
3961  *
3962  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3963  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3964  * zone, the number of pages is calculated as:
3965  *     managed_pages - high_pages
3966  */
3967 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3968 {
3969         struct zoneref *z;
3970         struct zone *zone;
3971
3972         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3973         unsigned long sum = 0;
3974
3975         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3976
3977         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3978                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3979                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3980                 if (size > high)
3981                         sum += size - high;
3982         }
3983
3984         return sum;
3985 }
3986
3987 /**
3988  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3989  *
3990  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3991  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3992  */
3993 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3994 {
3995         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3996 }
3997 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3998
3999 /**
4000  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4001  *
4002  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4003  * high watermark within all zones.
4004  */
4005 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4006 {
4007         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4008 }
4009
4010 static inline void show_node(struct zone *zone)
4011 {
4012         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4013                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4014 }
4015
4016 long si_mem_available(void)
4017 {
4018         long available;
4019         unsigned long pagecache;
4020         unsigned long wmark_low = 0;
4021         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4022         struct zone *zone;
4023         int lru;
4024
4025         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4026                 pages[lru] = global_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4027
4028         for_each_zone(zone)
4029                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4030
4031         /*
4032          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4033          * without causing swapping.
4034          */
4035         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4036
4037         /*
4038          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4039          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4040          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4041          */
4042         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4043         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4044         available += pagecache;
4045
4046         /*
4047          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4048          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4049          */
4050         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4051                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4052
4053         if (available < 0)
4054                 available = 0;
4055         return available;
4056 }
4057 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4058
4059 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4060 {
4061         val->totalram = totalram_pages;
4062         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
4063         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4064         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4065         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4066         val->freehigh = nr_free_highpages();
4067         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4068 }
4069
4070 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4071
4072 #ifdef CONFIG_NUMA
4073 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4074 {
4075         int zone_type;          /* needs to be signed */
4076         unsigned long managed_pages = 0;
4077         unsigned long managed_highpages = 0;
4078         unsigned long free_highpages = 0;
4079         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4080
4081         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4082                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4083         val->totalram = managed_pages;
4084         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
4085         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4086 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4087         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4088                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4089
4090                 if (is_highmem(zone)) {
4091                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4092                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4093                 }
4094         }
4095         val->totalhigh = managed_highpages;
4096         val->freehigh = free_highpages;
4097 #else
4098         val->totalhigh = managed_highpages;
4099         val->freehigh = free_highpages;
4100 #endif
4101         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4102 }
4103 #endif
4104
4105 /*
4106  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4107  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4108  */
4109 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4110 {
4111         bool ret = false;
4112         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4113
4114         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4115                 goto out;
4116
4117         do {
4118                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4119                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4120         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4121 out:
4122         return ret;
4123 }
4124
4125 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4126
4127 static void show_migration_types(unsigned char type)
4128 {
4129         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4130                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4131                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4132                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4133                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4134 #ifdef CONFIG_CMA
4135                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4136 #endif
4137 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4138                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4139 #endif
4140         };
4141         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4142         char *p = tmp;
4143         int i;
4144
4145         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4146                 if (type & (1 << i))
4147                         *p++ = types[i];
4148         }
4149
4150         *p = '\0';
4151         printk("(%s) ", tmp);
4152 }
4153
4154 /*
4155  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4156  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4157  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4158  *
4159  * Bits in @filter:
4160  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4161  *   cpuset.
4162  */
4163 void show_free_areas(unsigned int filter)
4164 {
4165         unsigned long free_pcp = 0;
4166         int cpu;
4167         struct zone *zone;
4168
4169         for_each_populated_zone(zone) {
4170                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4171                         continue;
4172
4173                 for_each_online_cpu(cpu)
4174                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4175         }
4176
4177         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4178                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4179                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4180                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4181                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4182                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4183                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4184                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4185                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4186                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4187                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4188                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4189                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4190                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4191                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
4192                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4193                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4194                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4195                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4196                 global_page_state(NR_SHMEM),
4197                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4198                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4199                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4200                 free_pcp,
4201                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4202
4203         for_each_populated_zone(zone) {
4204                 int i;
4205
4206                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4207                         continue;
4208
4209                 free_pcp = 0;
4210                 for_each_online_cpu(cpu)
4211                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4212
4213                 show_node(zone);
4214                 printk("%s"
4215                         " free:%lukB"
4216                         " min:%lukB"
4217                         " low:%lukB"
4218                         " high:%lukB"
4219                         " active_anon:%lukB"
4220                         " inactive_anon:%lukB"
4221                         " active_file:%lukB"
4222                         " inactive_file:%lukB"
4223                         " unevictable:%lukB"
4224                         " isolated(anon):%lukB"
4225                         " isolated(file):%lukB"
4226                         " present:%lukB"
4227                         " managed:%lukB"
4228                         " mlocked:%lukB"
4229                         " dirty:%lukB"
4230                         " writeback:%lukB"
4231                         " mapped:%lukB"
4232                         " shmem:%lukB"
4233                         " slab_reclaimable:%lukB"
4234                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4235                         " kernel_stack:%lukB"
4236                         " pagetables:%lukB"
4237                         " unstable:%lukB"
4238                         " bounce:%lukB"
4239                         " free_pcp:%lukB"
4240                         " local_pcp:%ukB"
4241                         " free_cma:%lukB"
4242                         " writeback_tmp:%lukB"
4243                         " pages_scanned:%lu"
4244                         " all_unreclaimable? %s"
4245                         "\n",
4246                         zone->name,
4247                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4248                         K(min_wmark_pages(zone)),
4249                         K(low_wmark_pages(zone)),
4250                         K(high_wmark_pages(zone)),
4251                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
4252                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
4253                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
4254                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
4255                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
4256                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
4257                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
4258                         K(zone->present_pages),
4259                         K(zone->managed_pages),
4260                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4261                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
4262                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
4263                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
4264                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
4265                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4266                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4267                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
4268                                 THREAD_SIZE / 1024,
4269                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4270                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
4271                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4272                         K(free_pcp),
4273                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4274                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
4275                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4276                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
4277                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
4278                         );
4279                 printk("lowmem_reserve[]:");
4280                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4281                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4282                 printk("\n");
4283         }
4284
4285         for_each_populated_zone(zone) {
4286                 unsigned int order;
4287                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4288                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4289
4290                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4291                         continue;
4292                 show_node(zone);
4293                 printk("%s: ", zone->name);
4294
4295                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4296                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4297                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4298                         int type;
4299
4300                         nr[order] = area->nr_free;
4301                         total += nr[order] << order;
4302
4303                         types[order] = 0;
4304                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4305                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4306                                         types[order] |= 1 << type;
4307                         }
4308                 }
4309                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4310                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4311                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4312                         if (nr[order])
4313                                 show_migration_types(types[order]);
4314                 }
4315                 printk("= %lukB\n", K(total));
4316         }
4317
4318         hugetlb_show_meminfo();
4319
4320         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
4321
4322         show_swap_cache_info();
4323 }
4324
4325 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4326 {
4327         zoneref->zone = zone;
4328         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4329 }
4330
4331 /*
4332  * Builds allocation fallback zone lists.
4333  *
4334  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4335  */
4336 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4337                                 int nr_zones)
4338 {
4339         struct zone *zone;
4340         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4341
4342         do {
4343                 zone_type--;
4344                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4345                 if (populated_zone(zone)) {
4346                         zoneref_set_zone(zone,
4347                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4348                         check_highest_zone(zone_type);
4349                 }
4350         } while (zone_type);
4351
4352         return nr_zones;
4353 }
4354
4355
4356 /*
4357  *  zonelist_order:
4358  *  0 = automatic detection of better ordering.
4359  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4360  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4361  *
4362  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4363  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4364  */
4365 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4366 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4367 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4368
4369 /* zonelist order in the kernel.
4370  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4371  */
4372 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4373 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4374
4375
4376 #ifdef CONFIG_NUMA
4377 /* The value user specified ....changed by config */
4378 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4379 /* string for sysctl */
4380 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4381 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4382
4383 /*
4384  * interface for configure zonelist ordering.
4385  * command line option "numa_zonelist_order"
4386  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4387  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4388  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4389  */
4390
4391 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4392 {
4393         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4394                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4395         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4396                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4397         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4398                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4399         } else {
4400                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4401                 return -EINVAL;
4402         }
4403         return 0;
4404 }
4405
4406 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4407 {
4408         int ret;
4409
4410         if (!s)
4411                 return 0;
4412
4413         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4414         if (ret == 0)
4415                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4416
4417         return ret;
4418 }
4419 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4420
4421 /*
4422  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4423  */
4424 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4425                 void __user *buffer, size_t *length,
4426                 loff_t *ppos)
4427 {
4428         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4429         int ret;
4430         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4431
4432         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4433         if (write) {
4434                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4435                         ret = -EINVAL;
4436                         goto out;
4437                 }
4438                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4439         }
4440         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4441         if (ret)
4442                 goto out;
4443         if (write) {
4444                 int oldval = user_zonelist_order;
4445
4446                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4447                 if (ret) {
4448                         /*
4449                          * bogus value.  restore saved string
4450                          */
4451                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4452                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4453                         user_zonelist_order = oldval;
4454                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4455                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4456                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4457                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4458                 }
4459         }
4460 out:
4461         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4462         return ret;
4463 }
4464
4465
4466 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4467 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4468
4469 /**
4470  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4471  * @node: node whose fallback list we're appending
4472  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4473  *
4474  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4475  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4476  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4477  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4478  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4479  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4480  * on them otherwise.
4481  * It returns -1 if no node is found.
4482  */
4483 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4484 {
4485         int n, val;
4486         int min_val = INT_MAX;
4487         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4488         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4489
4490         /* Use the local node if we haven't already */
4491         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4492                 node_set(node, *used_node_mask);
4493                 return node;
4494         }
4495
4496         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4497
4498                 /* Don't want a node to appear more than once */
4499                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4500                         continue;
4501
4502                 /* Use the distance array to find the distance */
4503                 val = node_distance(node, n);
4504
4505                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4506                 val += (n < node);
4507
4508                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4509                 tmp = cpumask_of_node(n);
4510                 if (!cpumask_empty(tmp))
4511                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4512
4513                 /* Slight preference for less loaded node */
4514                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4515                 val += node_load[n];
4516
4517                 if (val < min_val) {
4518                         min_val = val;
4519                         best_node = n;
4520                 }
4521         }
4522
4523         if (best_node >= 0)
4524                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4525
4526         return best_node;
4527 }
4528
4529
4530 /*
4531  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4532  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4533  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4534  */
4535 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4536 {
4537         int j;
4538         struct zonelist *zonelist;
4539
4540         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4541         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4542                 ;
4543         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4544         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4545         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4546 }
4547
4548 /*
4549  * Build gfp_thisnode zonelists
4550  */
4551 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4552 {
4553         int j;
4554         struct zonelist *zonelist;
4555
4556         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4557         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4558         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4559         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4560 }
4561
4562 /*
4563  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4564  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4565  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4566  * may still exist in local DMA zone.
4567  */
4568 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4569
4570 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4571 {
4572         int pos, j, node;
4573         int zone_type;          /* needs to be signed */
4574         struct zone *z;
4575         struct zonelist *zonelist;
4576
4577         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4578         pos = 0;
4579         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4580                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4581                         node = node_order[j];
4582                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4583                         if (populated_zone(z)) {
4584                                 zoneref_set_zone(z,
4585                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4586                                 check_highest_zone(zone_type);
4587                         }
4588                 }
4589         }
4590         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4591         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4592 }
4593
4594 #if defined(CONFIG_64BIT)
4595 /*
4596  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4597  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4598  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4599  */
4600 static int default_zonelist_order(void)
4601 {
4602         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4603 }
4604 #else
4605 /*
4606  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4607  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4608  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4609  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4610  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4611  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4612  */
4613 static int default_zonelist_order(void)
4614 {
4615         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4616 }
4617 #endif /* CONFIG_64BIT */
4618
4619 static void set_zonelist_order(void)
4620 {
4621         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4622                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4623         else
4624                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4625 }
4626
4627 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4628 {
4629         int i, node, load;
4630         nodemask_t used_mask;
4631         int local_node, prev_node;
4632         struct zonelist *zonelist;
4633         unsigned int order = current_zonelist_order;
4634
4635         /* initialize zonelists */
4636         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4637                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4638                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4639                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4640         }
4641
4642         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4643         local_node = pgdat->node_id;
4644         load = nr_online_nodes;
4645         prev_node = local_node;
4646         nodes_clear(used_mask);
4647
4648         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4649         i = 0;
4650
4651         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4652                 /*
4653                  * We don't want to pressure a particular node.
4654                  * So adding penalty to the first node in same
4655                  * distance group to make it round-robin.
4656                  */
4657                 if (node_distance(local_node, node) !=
4658                     node_distance(local_node, prev_node))
4659                         node_load[node] = load;
4660
4661                 prev_node = node;
4662                 load--;
4663                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4664                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4665                 else
4666                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4667         }
4668
4669         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4670                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4671                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4672         }
4673
4674         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4675 }
4676
4677 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4678 /*
4679  * Return node id of node used for "local" allocations.
4680  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4681  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4682  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4683  */
4684 int local_memory_node(int node)
4685 {
4686         struct zoneref *z;
4687
4688         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4689                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4690                                    NULL);
4691         return z->zone->node;
4692 }
4693 #endif
4694
4695 #else   /* CONFIG_NUMA */
4696
4697 static void set_zonelist_order(void)
4698 {
4699         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4700 }
4701
4702 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4703 {
4704         int node, local_node;
4705         enum zone_type j;
4706         struct zonelist *zonelist;
4707
4708         local_node = pgdat->node_id;
4709
4710         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4711         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4712
4713         /*
4714          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4715          * of all the other nodes.
4716          * We don't want to pressure a particular node, so when
4717          * building the zones for node N, we make sure that the
4718          * zones coming right after the local ones are those from
4719          * node N+1 (modulo N)
4720          */
4721         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4722                 if (!node_online(node))
4723                         continue;
4724                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4725         }
4726         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4727                 if (!node_online(node))
4728                         continue;
4729                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4730         }
4731
4732         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4733         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4734 }
4735
4736 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4737
4738 /*
4739  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4740  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4741  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4742  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4743  * with interrupts disabled.
4744  *
4745  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4746  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4747  * hotplugged processors.
4748  *
4749  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4750  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4751  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4752  */
4753 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4754 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4755 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4756
4757 /*
4758  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4759  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4760  */
4761 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4762
4763 /* return values int ....just for stop_machine() */
4764 static int __build_all_zonelists(void *data)
4765 {
4766         int nid;
4767         int cpu;
4768         pg_data_t *self = data;
4769
4770 #ifdef CONFIG_NUMA
4771         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4772 #endif
4773
4774         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4775                 build_zonelists(self);
4776         }
4777
4778         for_each_online_node(nid) {
4779                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4780
4781                 build_zonelists(pgdat);
4782         }
4783
4784         /*
4785          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4786          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4787          * each zone will be allocated later when the per cpu
4788          * allocator is available.
4789          *
4790          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4791          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4792          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4793          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4794          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4795          * (a chicken-egg dilemma).
4796          */
4797         for_each_possible_cpu(cpu) {
4798                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4799
4800 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4801                 /*
4802                  * We now know the "local memory node" for each node--
4803                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4804                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4805                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4806                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4807                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4808                  */
4809                 if (cpu_online(cpu))
4810                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4811 #endif
4812         }
4813
4814         return 0;
4815 }
4816
4817 static noinline void __init
4818 build_all_zonelists_init(void)
4819 {
4820         __build_all_zonelists(NULL);
4821         mminit_verify_zonelist();
4822         cpuset_init_current_mems_allowed();
4823 }
4824
4825 /*
4826  * Called with zonelists_mutex held always
4827  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4828  *
4829  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4830  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4831  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4832  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4833  */
4834 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4835 {
4836         set_zonelist_order();
4837
4838         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4839                 build_all_zonelists_init();
4840         } else {
4841 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4842                 if (zone)
4843                         setup_zone_pageset(zone);
4844 #endif
4845                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4846                    of zonelist */
4847                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4848                 /* cpuset refresh routine should be here */
4849         }
4850         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4851         /*
4852          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4853          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4854          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4855          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4856          * disabled and enable it later
4857          */
4858         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4859                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4860         else
4861                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4862
4863         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
4864                 nr_online_nodes,
4865                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4866                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4867                 vm_total_pages);
4868 #ifdef CONFIG_NUMA
4869         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4870 #endif
4871 }
4872
4873 /*
4874  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4875  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4876  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4877  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4878  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4879  * conservative, even though it seems large.
4880  *
4881  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4882  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4883  */
4884 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4885
4886 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4887 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4888 {
4889         unsigned long size = 1;
4890
4891         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4892
4893         while (size < pages)
4894                 size <<= 1;
4895
4896         /*
4897          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4898          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4899          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4900          */
4901         size = min(size, 4096UL);
4902
4903         return max(size, 4UL);
4904 }
4905 #else
4906 /*
4907  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4908  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4909  *
4910  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4911  *
4912  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4913  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4914  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4915  *
4916  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4917  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4918  *
4919  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4920  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4921  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4922  */
4923 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4924 {
4925         return 4096UL;
4926 }
4927 #endif
4928
4929 /*
4930  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4931  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4932  * hash function before the remainder is taken.
4933  */
4934 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4935 {
4936         return ffz(~size);
4937 }
4938
4939 /*
4940  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4941  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4942  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4943  */
4944 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4945                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4946 {
4947         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4948         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4949         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4950         unsigned long pfn;
4951         unsigned long nr_initialised = 0;
4952 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4953         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4954 #endif
4955
4956         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4957                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4958
4959         /*
4960          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4961          * memory
4962          */
4963         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4964                 start_pfn += altmap->reserve;
4965
4966         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4967                 /*
4968                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4969                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4970                  */
4971                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4972                         goto not_early;
4973
4974                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4975                         continue;
4976                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4977                         continue;
4978                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4979                         break;
4980
4981 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4982                 /*
4983                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4984                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4985                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4986                  */
4987                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4988                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4989                                 continue;
4990
4991                 /*
4992                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4993                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4994                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4995                  */
4996                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4997                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4998                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4999                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5000                                                 break;
5001                                 r = tmp;
5002                         }
5003                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5004                             memblock_is_mirror(r)) {
5005                                 /* already initialized as NORMAL */
5006                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5007                                 continue;
5008                         }
5009                 }
5010 #endif
5011
5012 not_early:
5013                 /*
5014                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5015                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5016                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5017                  * the address space during boot when many long-lived
5018                  * kernel allocations are made.
5019                  *
5020                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5021                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5022                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5023                  * pfn out of zone.
5024                  */
5025                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5026                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5027
5028                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5029                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5030                 } else {
5031                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5032                 }
5033         }
5034 }
5035
5036 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5037 {
5038         unsigned int order, t;
5039         for_each_migratetype_order(order, t) {
5040                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5041                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5042         }
5043 }
5044
5045 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5046 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5047         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5048 #endif
5049
5050 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5051 {
5052 #ifdef CONFIG_MMU
5053         int batch;
5054
5055         /*
5056          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5057          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5058          *
5059          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5060          */
5061         batch = zone->managed_pages / 1024;
5062         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5063                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5064         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5065         if (batch < 1)
5066                 batch = 1;
5067
5068         /*
5069          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5070          * of 2 value was found to be more likely to have
5071          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5072          *
5073          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5074          * batches of pages, one task can end up with a lot
5075          * of pages of one half of the possible page colors
5076          * and the other with pages of the other colors.
5077          */
5078         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5079
5080         return batch;
5081
5082 #else
5083         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5084          * conditions.
5085          *
5086          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5087          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5088          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5089          *
5090          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5091          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5092          * can be a significant delay between the individual batches being
5093          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5094          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5095          */
5096         return 0;
5097 #endif
5098 }
5099
5100 /*
5101  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5102  * ->batch must never be higher then ->high.
5103  * The following function updates them in a safe manner without read side
5104  * locking.
5105  *
5106  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5107  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5108  *
5109  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5110  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5111  * exist).
5112  */
5113 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5114                 unsigned long batch)
5115 {
5116        /* start with a fail safe value for batch */
5117         pcp->batch = 1;
5118         smp_wmb();
5119
5120        /* Update high, then batch, in order */
5121         pcp->high = high;
5122         smp_wmb();
5123
5124         pcp->batch = batch;
5125 }
5126
5127 /* a companion to pageset_set_high() */
5128 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5129 {
5130         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5131 }
5132
5133 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5134 {
5135         struct per_cpu_pages *pcp;
5136         int migratetype;
5137
5138         memset(p, 0, sizeof(*p));
5139
5140         pcp = &p->pcp;
5141         pcp->count = 0;
5142         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5143                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5144 }
5145
5146 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5147 {
5148         pageset_init(p);
5149         pageset_set_batch(p, batch);
5150 }
5151
5152 /*
5153  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5154  * to the value high for the pageset p.
5155  */
5156 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5157                                 unsigned long high)
5158 {
5159         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5160         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5161                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5162
5163         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5164 }
5165
5166 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5167                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5168 {
5169         if (percpu_pagelist_fraction)
5170                 pageset_set_high(pcp,
5171                         (zone->managed_pages /
5172                                 percpu_pagelist_fraction));
5173         else
5174                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5175 }
5176
5177 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5178 {
5179         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5180
5181         pageset_init(pcp);
5182         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5183 }
5184
5185 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5186 {
5187         int cpu;
5188         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5189         for_each_possible_cpu(cpu)
5190                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5191 }
5192
5193 /*
5194  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5195  * Before this call only boot pagesets were available.
5196  */
5197 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5198 {
5199         struct zone *zone;
5200
5201         for_each_populated_zone(zone)
5202                 setup_zone_pageset(zone);
5203 }
5204
5205 static noinline __init_refok
5206 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
5207 {
5208         int i;
5209         size_t alloc_size;
5210
5211         /*
5212          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
5213          * per zone.
5214          */
5215         zone->wait_table_hash_nr_entries =
5216                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
5217         zone->wait_table_bits =
5218                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
5219         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
5220                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
5221
5222         if (!slab_is_available()) {
5223                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
5224                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
5225                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
5226         } else {
5227                 /*
5228                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
5229                  * via memory hot-add.
5230                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
5231                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
5232                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
5233                  * node itself as well.
5234                  * To use this new node's memory, further consideration will be
5235                  * necessary.
5236                  */
5237                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
5238         }
5239         if (!zone->wait_table)
5240                 return -ENOMEM;
5241
5242         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
5243                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
5244
5245         return 0;
5246 }
5247
5248 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5249 {
5250         /*
5251          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5252          * relies on the ability of the linker to provide the
5253          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5254          */
5255         zone->pageset = &boot_pageset;
5256
5257         if (populated_zone(zone))
5258                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5259                         zone->name, zone->present_pages,
5260                                          zone_batchsize(zone));
5261 }
5262
5263 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5264                                         unsigned long zone_start_pfn,
5265                                         unsigned long size)
5266 {
5267         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5268         int ret;
5269         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
5270         if (ret)
5271                 return ret;
5272         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5273
5274         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5275
5276         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5277                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5278                         pgdat->node_id,
5279                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5280                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5281
5282         zone_init_free_lists(zone);
5283
5284         return 0;
5285 }
5286
5287 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5288 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5289
5290 /*
5291  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5292  */
5293 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5294                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5295 {
5296         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5297         int nid;
5298
5299         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5300                 return state->last_nid;
5301
5302         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5303         if (nid != -1) {
5304                 state->last_start = start_pfn;
5305                 state->last_end = end_pfn;
5306                 state->last_nid = nid;
5307         }
5308
5309         return nid;
5310 }
5311 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5312
5313 /**
5314  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5315  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5316  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5317  *
5318  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5319  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5320  * memblock_free_early_nid() manually.
5321  */
5322 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5323 {
5324         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5325         int i, this_nid;
5326
5327         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5328                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5329                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5330
5331                 if (start_pfn < end_pfn)
5332                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5333                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5334                                         this_nid);
5335         }
5336 }
5337
5338 /**
5339  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5340  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5341  *
5342  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5343  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5344  */
5345 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5346 {
5347         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5348         int i, this_nid;
5349
5350         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5351                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5352 }
5353
5354 /**
5355  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5356  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5357  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5358  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5359  *
5360  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5361  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5362  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5363  * PFNs will be 0.
5364  */
5365 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5366                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5367 {
5368         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5369         int i;
5370
5371         *start_pfn = -1UL;
5372         *end_pfn = 0;
5373
5374         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5375                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5376                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5377         }
5378
5379         if (*start_pfn == -1UL)
5380                 *start_pfn = 0;
5381 }
5382
5383 /*
5384  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5385  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5386  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5387  */
5388 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5389 {
5390         int zone_index;
5391         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5392                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5393                         continue;
5394
5395                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5396                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5397                         break;
5398         }
5399
5400         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5401         movable_zone = zone_index;
5402 }
5403
5404 /*
5405  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5406  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5407  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5408  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5409  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5410  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5411  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5412  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5413  */
5414 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5415                                         unsigned long zone_type,
5416                                         unsigned long node_start_pfn,
5417                                         unsigned long node_end_pfn,
5418                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5419                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5420 {
5421         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5422         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5423                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5424                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5425                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5426                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5427                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5428
5429                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5430                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5431                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5432         }
5433 }
5434
5435 /*
5436  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5437  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5438  */
5439 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5440                                         unsigned long zone_type,
5441                                         unsigned long node_start_pfn,
5442                                         unsigned long node_end_pfn,
5443                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5444                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5445                                         unsigned long *ignored)
5446 {
5447         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5448         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5449                 return 0;
5450
5451         /* Get the start and end of the zone */
5452         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5453         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5454         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5455                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5456                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5457
5458         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5459         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5460                 return 0;
5461
5462         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5463         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5464         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5465
5466         /* Return the spanned pages */
5467         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5468 }
5469
5470 /*
5471  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5472  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5473  */
5474 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5475                                 unsigned long range_start_pfn,
5476                                 unsigned long range_end_pfn)
5477 {
5478         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5479         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5480         int i;
5481
5482         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5483                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5484                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5485                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5486         }
5487         return nr_absent;
5488 }
5489
5490 /**
5491  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5492  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5493  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5494  *
5495  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5496  */
5497 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5498                                                         unsigned long end_pfn)
5499 {
5500         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5501 }
5502
5503 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5504 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5505                                         unsigned long zone_type,
5506                                         unsigned long node_start_pfn,
5507                                         unsigned long node_end_pfn,
5508                                         unsigned long *ignored)
5509 {
5510         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5511         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5512         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5513         unsigned long nr_absent;
5514
5515         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5516         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5517                 return 0;
5518
5519         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5520         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5521
5522         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5523                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5524                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5525         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5526
5527         /*
5528          * ZONE_MOVABLE handling.
5529          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5530          * and vice versa.
5531          */
5532         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5533                 if (mirrored_kernelcore) {
5534                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5535                         struct memblock_region *r;
5536
5537                         for_each_memblock(memory, r) {
5538                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5539                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5540                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5541                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5542
5543                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5544                                     memblock_is_mirror(r))
5545                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5546
5547                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5548                                     !memblock_is_mirror(r))
5549                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5550                         }
5551                 } else {
5552                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5553                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5554                 }
5555         }
5556
5557         return nr_absent;
5558 }
5559
5560 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5561 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5562                                         unsigned long zone_type,
5563                                         unsigned long node_start_pfn,
5564                                         unsigned long node_end_pfn,
5565                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5566                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5567                                         unsigned long *zones_size)
5568 {
5569         unsigned int zone;
5570
5571         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5572         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5573                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5574
5575         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5576
5577         return zones_size[zone_type];
5578 }
5579
5580 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5581                                                 unsigned long zone_type,
5582                                                 unsigned long node_start_pfn,
5583                                                 unsigned long node_end_pfn,
5584                                                 unsigned long *zholes_size)
5585 {
5586         if (!zholes_size)
5587                 return 0;
5588
5589         return zholes_size[zone_type];
5590 }
5591
5592 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5593
5594 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5595                                                 unsigned long node_start_pfn,
5596                                                 unsigned long node_end_pfn,
5597                                                 unsigned long *zones_size,
5598                                                 unsigned long *zholes_size)
5599 {
5600         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5601         enum zone_type i;
5602
5603         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5604                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5605                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5606                 unsigned long size, real_size;
5607
5608                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5609                                                   node_start_pfn,
5610                                                   node_end_pfn,
5611                                                   &zone_start_pfn,
5612                                                   &zone_end_pfn,
5613                                                   zones_size);
5614                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5615                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5616                                                   zholes_size);
5617                 if (size)
5618                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5619                 else
5620                         zone->zone_start_pfn = 0;
5621                 zone->spanned_pages = size;
5622                 zone->present_pages = real_size;
5623
5624                 totalpages += size;
5625                 realtotalpages += real_size;
5626         }
5627
5628         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5629         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5630         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5631                                                         realtotalpages);
5632 }
5633
5634 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5635 /*
5636  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5637  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5638  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5639  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5640  * bytes.
5641  */
5642 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5643 {
5644         unsigned long usemapsize;
5645
5646         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5647         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5648         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5649         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5650         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5651
5652         return usemapsize / 8;
5653 }
5654
5655 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5656                                 struct zone *zone,
5657                                 unsigned long zone_start_pfn,
5658                                 unsigned long zonesize)
5659 {
5660         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5661         zone->pageblock_flags = NULL;
5662         if (usemapsize)
5663                 zone->pageblock_flags =
5664                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5665                                                          pgdat->node_id);
5666 }
5667 #else
5668 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5669                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5670 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5671
5672 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5673
5674 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5675 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5676 {
5677         unsigned int order;
5678
5679         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5680         if (pageblock_order)
5681                 return;
5682
5683         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5684                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5685         else
5686                 order = MAX_ORDER - 1;
5687
5688         /*
5689          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5690          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5691          * powerpc.
5692          */
5693         pageblock_order = order;
5694 }
5695 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5696
5697 /*
5698  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5699  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5700  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5701  * the kernel config
5702  */
5703 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5704 {
5705 }
5706
5707 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5708
5709 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5710                                                    unsigned long present_pages)
5711 {
5712         unsigned long pages = spanned_pages;
5713
5714         /*
5715          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5716          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5717          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5718          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5719          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5720          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5721          */
5722         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5723             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5724                 pages = present_pages;
5725
5726         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5727 }
5728
5729 /*
5730  * Set up the zone data structures:
5731  *   - mark all pages reserved
5732  *   - mark all memory queues empty
5733  *   - clear the memory bitmaps
5734  *
5735  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5736  */
5737 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5738 {
5739         enum zone_type j;
5740         int nid = pgdat->node_id;
5741         int ret;
5742
5743         pgdat_resize_init(pgdat);
5744 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5745         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5746         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5747         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5748 #endif
5749 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5750         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5751         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5752         pgdat->split_queue_len = 0;
5753 #endif
5754         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5755         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5756 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5757         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5758 #endif
5759         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5760
5761         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5762                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5763                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5764                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5765
5766                 size = zone->spanned_pages;
5767                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5768
5769                 /*
5770                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5771                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5772                  * and per-cpu initialisations
5773                  */
5774                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5775                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5776                         if (freesize >= memmap_pages) {
5777                                 freesize -= memmap_pages;
5778                                 if (memmap_pages)
5779                                         printk(KERN_DEBUG
5780                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5781                                                zone_names[j], memmap_pages);
5782                         } else
5783                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5784                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5785                 }
5786
5787                 /* Account for reserved pages */
5788                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5789                         freesize -= dma_reserve;
5790                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5791                                         zone_names[0], dma_reserve);
5792                 }
5793
5794                 if (!is_highmem_idx(j))
5795                         nr_kernel_pages += freesize;
5796                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5797                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5798                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5799                 nr_all_pages += freesize;
5800
5801                 /*
5802                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5803                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5804                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5805                  */
5806                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5807 #ifdef CONFIG_NUMA
5808                 zone->node = nid;
5809                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5810                                                 / 100;
5811                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5812 #endif
5813                 zone->name = zone_names[j];
5814                 spin_lock_init(&zone->lock);
5815                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5816                 zone_seqlock_init(zone);
5817                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5818                 zone_pcp_init(zone);
5819
5820                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5821                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5822
5823                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5824                 if (!size)
5825                         continue;
5826
5827                 set_pageblock_order();
5828                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5829                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5830                 BUG_ON(ret);
5831                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5832         }
5833 }
5834
5835 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5836 {
5837         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5838         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5839
5840         /* Skip empty nodes */
5841         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5842                 return;
5843
5844 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5845         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5846         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5847         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5848         if (!pgdat->node_mem_map) {
5849                 unsigned long size, end;
5850                 struct page *map;
5851
5852                 /*
5853                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5854                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5855                  * for the buddy allocator to function correctly.
5856                  */
5857                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5858                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5859                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5860                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5861                 if (!map)
5862                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5863                                                                pgdat->node_id);
5864                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5865         }
5866 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5867         /*
5868          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5869          */
5870         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5871                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5872 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5873                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5874                         mem_map -= offset;
5875 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5876         }
5877 #endif
5878 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5879 }
5880
5881 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5882                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5883 {
5884         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5885         unsigned long start_pfn = 0;
5886         unsigned long end_pfn = 0;
5887
5888         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5889         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5890
5891         reset_deferred_meminit(pgdat);
5892         pgdat->node_id = nid;
5893         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5894 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5895         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5896         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5897                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5898                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5899 #else
5900         start_pfn = node_start_pfn;
5901 #endif
5902         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5903                                   zones_size, zholes_size);
5904
5905         alloc_node_mem_map(pgdat);
5906 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5907         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5908                 nid, (unsigned long)pgdat,
5909                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5910 #endif
5911
5912         free_area_init_core(pgdat);
5913 }
5914
5915 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5916
5917 #if MAX_NUMNODES > 1
5918 /*
5919  * Figure out the number of possible node ids.
5920  */
5921 void __init setup_nr_node_ids(void)
5922 {
5923         unsigned int highest;
5924
5925         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5926         nr_node_ids = highest + 1;
5927 }
5928 #endif
5929
5930 /**
5931  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5932  *
5933  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5934  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5935  * all the nodes.
5936  *
5937  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5938  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5939  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5940  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5941  *
5942  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5943  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5944  * populated node map.
5945  *
5946  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5947  * requirement (single node).
5948  */
5949 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5950 {
5951         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5952         unsigned long start, end, mask;
5953         int last_nid = -1;
5954         int i, nid;
5955
5956         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5957                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5958                         last_nid = nid;
5959                         last_end = end;
5960                         continue;
5961                 }
5962
5963                 /*
5964                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5965                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5966                  * too coarse to separate the current node from the last.
5967                  */
5968                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5969                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5970                         mask <<= 1;
5971
5972                 /* accumulate all internode masks */
5973                 accl_mask |= mask;
5974         }
5975
5976         /* convert mask to number of pages */
5977         return ~accl_mask + 1;
5978 }
5979
5980 /* Find the lowest pfn for a node */
5981 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5982 {
5983         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5984         unsigned long start_pfn;
5985         int i;
5986
5987         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5988                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5989
5990         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5991                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5992                 return 0;
5993         }
5994
5995         return min_pfn;
5996 }
5997
5998 /**
5999  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6000  *
6001  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6002  * memblock_set_node().
6003  */
6004 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6005 {
6006         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6007 }
6008
6009 /*
6010  * early_calculate_totalpages()
6011  * Sum pages in active regions for movable zone.
6012  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6013  */
6014 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6015 {
6016         unsigned long totalpages = 0;
6017         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6018         int i, nid;
6019
6020         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6021                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6022
6023                 totalpages += pages;
6024                 if (pages)
6025                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6026         }
6027         return totalpages;
6028 }
6029
6030 /*
6031  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6032  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6033  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6034  * others
6035  */
6036 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6037 {
6038         int i, nid;
6039         unsigned long usable_startpfn;
6040         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6041         /* save the state before borrow the nodemask */
6042         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6043         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6044         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6045         struct memblock_region *r;
6046
6047         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6048         find_usable_zone_for_movable();
6049
6050         /*
6051          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6052          * options.
6053          */
6054         if (movable_node_is_enabled()) {
6055                 for_each_memblock(memory, r) {
6056                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6057                                 continue;
6058
6059                         nid = r->nid;
6060
6061                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6062                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6063                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6064                                 usable_startpfn;
6065                 }
6066
6067                 goto out2;
6068         }
6069
6070         /*
6071          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6072          */
6073         if (mirrored_kernelcore) {
6074                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6075
6076                 for_each_memblock(memory, r) {
6077                         if (memblock_is_mirror(r))
6078                                 continue;
6079
6080                         nid = r->nid;
6081
6082                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6083
6084                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6085                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6086                                 continue;
6087                         }
6088
6089                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6090                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6091                                 usable_startpfn;
6092                 }
6093
6094                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6095                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6096
6097                 goto out2;
6098         }
6099
6100         /*
6101          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6102          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6103          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6104          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6105          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6106          * what movablecore would have allowed.
6107          */
6108         if (required_movablecore) {
6109                 unsigned long corepages;
6110
6111                 /*
6112                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6113                  * was requested by the user
6114                  */
6115                 required_movablecore =
6116                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6117                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6118                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6119
6120                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6121         }
6122
6123         /*
6124          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6125          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6126          */
6127         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6128                 goto out;
6129
6130         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6131         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6132
6133 restart:
6134         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6135         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6136         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6137                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6138
6139                 /*
6140                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6141                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6142                  * amount of memory for the kernel
6143                  */
6144                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6145                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6146
6147                 /*
6148                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6149                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6150                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6151                  */
6152                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6153
6154                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6155                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6156                         unsigned long size_pages;
6157
6158                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6159                         if (start_pfn >= end_pfn)
6160                                 continue;
6161
6162                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6163                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6164                                 unsigned long kernel_pages;
6165                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6166                                                                 - start_pfn;
6167
6168                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6169                                                         kernelcore_remaining);
6170                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6171                                                         required_kernelcore);
6172
6173                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6174                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6175
6176                                         /*
6177                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6178                                          * that if we have to rebalance
6179                                          * kernelcore across nodes, we will
6180                                          * not double account here
6181                                          */
6182                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6183                                         continue;
6184                                 }
6185                                 start_pfn = usable_startpfn;
6186                         }
6187
6188                         /*
6189                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6190                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6191                          * number of pages used as kernelcore
6192                          */
6193                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6194                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6195                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6196                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6197
6198                         /*
6199                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6200                          * break if the kernelcore for this node has been
6201                          * satisfied
6202                          */
6203                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6204                                                                 size_pages);
6205                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6206                         if (!kernelcore_remaining)
6207                                 break;
6208                 }
6209         }
6210
6211         /*
6212          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6213          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6214          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6215          * satisfied
6216          */
6217         usable_nodes--;
6218         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6219                 goto restart;
6220
6221 out2:
6222         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6223         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6224                 zone_movable_pfn[nid] =
6225                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6226
6227 out:
6228         /* restore the node_state */
6229         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6230 }
6231
6232 /* Any regular or high memory on that node ? */
6233 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6234 {
6235         enum zone_type zone_type;
6236
6237         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6238                 return;
6239
6240         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6241                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6242                 if (populated_zone(zone)) {
6243                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6244                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6245                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6246                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6247                         break;
6248                 }
6249         }
6250 }
6251
6252 /**
6253  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6254  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6255  *
6256  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6257  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6258  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6259  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6260  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6261  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6262  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6263  * at arch_max_dma_pfn.
6264  */
6265 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6266 {
6267         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6268         int i, nid;
6269
6270         /* Record where the zone boundaries are */
6271         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6272                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6273         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6274                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6275         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
6276         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
6277         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6278                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6279                         continue;
6280                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
6281                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
6282                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
6283                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
6284         }
6285         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6286         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6287
6288         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6289         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6290         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6291
6292         /* Print out the zone ranges */
6293         pr_info("Zone ranges:\n");
6294         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6295                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6296                         continue;
6297                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6298                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6299                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6300                         pr_cont("empty\n");
6301                 else
6302                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6303                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6304                                         << PAGE_SHIFT,
6305                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6306                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6307         }
6308
6309         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6310         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6311         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6312                 if (zone_movable_pfn[i])
6313                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6314                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6315         }
6316
6317         /* Print out the early node map */
6318         pr_info("Early memory node ranges\n");
6319         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6320                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6321                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6322                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6323
6324         /* Initialise every node */
6325         mminit_verify_pageflags_layout();
6326         setup_nr_node_ids();
6327         for_each_online_node(nid) {
6328                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6329                 free_area_init_node(nid, NULL,
6330                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6331
6332                 /* Any memory on that node */
6333                 if (pgdat->node_present_pages)
6334                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6335                 check_for_memory(pgdat, nid);
6336         }
6337 }
6338
6339 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6340 {
6341         unsigned long long coremem;
6342         if (!p)
6343                 return -EINVAL;
6344
6345         coremem = memparse(p, &p);
6346         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6347
6348         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6349         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6350
6351         return 0;
6352 }
6353
6354 /*
6355  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6356  * cannot be reclaimed or migrated.
6357  */
6358 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6359 {
6360         /* parse kernelcore=mirror */
6361         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6362                 mirrored_kernelcore = true;
6363                 return 0;
6364         }
6365
6366         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6367 }
6368
6369 /*
6370  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6371  * can be reclaimed or migrated.
6372  */
6373 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6374 {
6375         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6376 }
6377
6378 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6379 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6380
6381 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6382
6383 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6384 {
6385         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6386         page_zone(page)->managed_pages += count;
6387         totalram_pages += count;
6388 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6389         if (PageHighMem(page))
6390                 totalhigh_pages += count;
6391 #endif
6392         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6393 }
6394 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6395
6396 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6397 {
6398         void *pos;
6399         unsigned long pages = 0;
6400
6401         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6402         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6403         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6404                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6405                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6406                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6407         }
6408
6409         if (pages && s)
6410                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6411                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6412
6413         return pages;
6414 }
6415 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6416
6417 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6418 void free_highmem_page(struct page *page)
6419 {
6420         __free_reserved_page(page);
6421         totalram_pages++;
6422         page_zone(page)->managed_pages++;
6423         totalhigh_pages++;
6424 }
6425 #endif
6426
6427
6428 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6429 {
6430         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6431         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6432
6433         physpages = get_num_physpages();
6434         codesize = _etext - _stext;
6435         datasize = _edata - _sdata;
6436         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6437         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6438         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6439         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6440
6441         /*
6442          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6443          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6444          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6445          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6446          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6447          */
6448 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6449         do { \
6450                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6451                         size -= adj; \
6452         } while (0)
6453
6454         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6455                      _sinittext, init_code_size);
6456         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6457         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6458         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6459         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6460
6461 #undef  adj_init_size
6462
6463         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6464 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6465                 ", %luK highmem"
6466 #endif
6467                 "%s%s)\n",
6468                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6469                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6470                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6471                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6472                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6473                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6474 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6475                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6476 #endif
6477                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6478 }
6479
6480 /**
6481  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6482  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6483  *
6484  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6485  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6486  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6487  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6488  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6489  * smaller per-cpu batchsize.
6490  */
6491 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6492 {
6493         dma_reserve = new_dma_reserve;
6494 }
6495
6496 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6497 {
6498         free_area_init_node(0, zones_size,
6499                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6500 }
6501
6502 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6503                                  unsigned long action, void *hcpu)
6504 {
6505         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6506
6507         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6508                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6509                 drain_pages(cpu);
6510
6511                 /*
6512                  * Spill the event counters of the dead processor
6513                  * into the current processors event counters.
6514                  * This artificially elevates the count of the current
6515                  * processor.
6516                  */
6517                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6518
6519                 /*
6520                  * Zero the differential counters of the dead processor
6521                  * so that the vm statistics are consistent.
6522                  *
6523                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6524                  * race with what we are doing.
6525                  */
6526                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6527         }
6528         return NOTIFY_OK;
6529 }
6530
6531 void __init page_alloc_init(void)
6532 {
6533         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6534 }
6535
6536 /*
6537  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6538  *      or min_free_kbytes changes.
6539  */
6540 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6541 {
6542         struct pglist_data *pgdat;
6543         unsigned long reserve_pages = 0;
6544         enum zone_type i, j;
6545
6546         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6547                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6548                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6549                         long max = 0;
6550
6551                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6552                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6553                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6554                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6555                         }
6556
6557                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6558                         max += high_wmark_pages(zone);
6559
6560                         if (max > zone->managed_pages)
6561                                 max = zone->managed_pages;
6562
6563                         zone->totalreserve_pages = max;
6564
6565                         reserve_pages += max;
6566                 }
6567         }
6568         totalreserve_pages = reserve_pages;
6569 }
6570
6571 /*
6572  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6573  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6574  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6575  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6576  */
6577 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6578 {
6579         struct pglist_data *pgdat;
6580         enum zone_type j, idx;
6581
6582         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6583                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6584                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6585                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6586
6587                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6588
6589                         idx = j;
6590                         while (idx) {
6591                                 struct zone *lower_zone;
6592
6593                                 idx--;
6594
6595                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6596                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6597
6598                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6599                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6600                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6601                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6602                         }
6603                 }
6604         }
6605
6606         /* update totalreserve_pages */
6607         calculate_totalreserve_pages();
6608 }
6609
6610 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6611 {
6612         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6613         unsigned long lowmem_pages = 0;
6614         struct zone *zone;
6615         unsigned long flags;
6616
6617         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6618         for_each_zone(zone) {
6619                 if (!is_highmem(zone))
6620                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6621         }
6622
6623         for_each_zone(zone) {
6624                 u64 tmp;
6625
6626                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6627                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6628                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6629                 if (is_highmem(zone)) {
6630                         /*
6631                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6632                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6633                          * value here.
6634                          *
6635                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6636                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6637                          * not be capped for highmem.
6638                          */
6639                         unsigned long min_pages;
6640
6641                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6642                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6643                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6644                 } else {
6645                         /*
6646                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6647                          * proportionate to the zone's size.
6648                          */
6649                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6650                 }
6651
6652                 /*
6653                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6654                  * scale factor in proportion to available memory, but
6655                  * ensure a minimum size on small systems.
6656                  */
6657                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6658                             mult_frac(zone->managed_pages,
6659                                       watermark_scale_factor, 10000));
6660
6661                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6662                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6663
6664                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6665                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6666                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6667
6668                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6669         }
6670
6671         /* update totalreserve_pages */
6672         calculate_totalreserve_pages();
6673 }
6674
6675 /**
6676  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6677  * or when memory is hot-{added|removed}
6678  *
6679  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6680  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6681  */
6682 void setup_per_zone_wmarks(void)
6683 {
6684         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6685         __setup_per_zone_wmarks();
6686         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6687 }
6688
6689 /*
6690  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6691  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6692  * to be referenced again before it is swapped out.
6693  *
6694  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6695  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6696  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6697  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6698  *
6699  * total     target    max
6700  * memory    ratio     inactive anon
6701  * -------------------------------------
6702  *   10MB       1         5MB
6703  *  100MB       1        50MB
6704  *    1GB       3       250MB
6705  *   10GB      10       0.9GB
6706  *  100GB      31         3GB
6707  *    1TB     101        10GB
6708  *   10TB     320        32GB
6709  */
6710 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6711 {
6712         unsigned int gb, ratio;
6713
6714         /* Zone size in gigabytes */
6715         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6716         if (gb)
6717                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6718         else
6719                 ratio = 1;
6720
6721         zone->inactive_ratio = ratio;
6722 }
6723
6724 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6725 {
6726         struct zone *zone;
6727
6728         for_each_zone(zone)
6729                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6730 }
6731
6732 /*
6733  * Initialise min_free_kbytes.
6734  *
6735  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6736  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6737  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6738  *
6739  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6740  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6741  *
6742  * which yields
6743  *
6744  * 16MB:        512k
6745  * 32MB:        724k
6746  * 64MB:        1024k
6747  * 128MB:       1448k
6748  * 256MB:       2048k
6749  * 512MB:       2896k
6750  * 1024MB:      4096k
6751  * 2048MB:      5792k
6752  * 4096MB:      8192k
6753  * 8192MB:      11584k
6754  * 16384MB:     16384k
6755  */
6756 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6757 {
6758         unsigned long lowmem_kbytes;
6759         int new_min_free_kbytes;
6760
6761         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6762         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6763
6764         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6765                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6766                 if (min_free_kbytes < 128)
6767                         min_free_kbytes = 128;
6768                 if (min_free_kbytes > 65536)
6769                         min_free_kbytes = 65536;
6770         } else {
6771                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6772                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6773         }
6774         setup_per_zone_wmarks();
6775         refresh_zone_stat_thresholds();
6776         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6777         setup_per_zone_inactive_ratio();
6778         return 0;
6779 }
6780 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6781
6782 /*
6783  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6784  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6785  *      changes.
6786  */
6787 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6788         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6789 {
6790         int rc;
6791
6792         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6793         if (rc)
6794                 return rc;
6795
6796         if (write) {
6797                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6798                 setup_per_zone_wmarks();
6799         }
6800         return 0;
6801 }
6802
6803 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6804         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6805 {
6806         int rc;
6807
6808         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6809         if (rc)
6810                 return rc;
6811
6812         if (write)
6813                 setup_per_zone_wmarks();
6814
6815         return 0;
6816 }
6817
6818 #ifdef CONFIG_NUMA
6819 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6820         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6821 {
6822         struct zone *zone;
6823         int rc;
6824
6825         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6826         if (rc)
6827                 return rc;
6828
6829         for_each_zone(zone)
6830                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6831                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6832         return 0;
6833 }
6834
6835 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6836         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6837 {
6838         struct zone *zone;
6839         int rc;
6840
6841         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6842         if (rc)
6843                 return rc;
6844
6845         for_each_zone(zone)
6846                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6847                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6848         return 0;
6849 }
6850 #endif
6851
6852 /*
6853  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6854  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6855  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6856  *
6857  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6858  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6859  * if in function of the boot time zone sizes.
6860  */
6861 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6862         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6863 {
6864         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6865         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6866         return 0;
6867 }
6868
6869 /*
6870  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6871  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6872  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6873  */
6874 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6875         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6876 {
6877         struct zone *zone;
6878         int old_percpu_pagelist_fraction;
6879         int ret;
6880
6881         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6882         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6883
6884         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6885         if (!write || ret < 0)
6886                 goto out;
6887
6888         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6889         if (percpu_pagelist_fraction &&
6890             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6891                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6892                 ret = -EINVAL;
6893                 goto out;
6894         }
6895
6896         /* No change? */
6897         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6898                 goto out;
6899
6900         for_each_populated_zone(zone) {
6901                 unsigned int cpu;
6902
6903                 for_each_possible_cpu(cpu)
6904                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6905                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6906         }
6907 out:
6908         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6909         return ret;
6910 }
6911
6912 #ifdef CONFIG_NUMA
6913 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6914
6915 static int __init set_hashdist(char *str)
6916 {
6917         if (!str)
6918                 return 0;
6919         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6920         return 1;
6921 }
6922 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6923 #endif
6924
6925 /*
6926  * allocate a large system hash table from bootmem
6927  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6928  *   quantity of entries
6929  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6930  */
6931 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6932                                      unsigned long bucketsize,
6933                                      unsigned long numentries,
6934                                      int scale,
6935                                      int flags,
6936                                      unsigned int *_hash_shift,
6937                                      unsigned int *_hash_mask,
6938                                      unsigned long low_limit,
6939                                      unsigned long high_limit)
6940 {
6941         unsigned long long max = high_limit;
6942         unsigned long log2qty, size;
6943         void *table = NULL;
6944
6945         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6946         if (!numentries) {
6947                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6948                 numentries = nr_kernel_pages;
6949
6950                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6951                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6952                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6953
6954                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6955                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6956                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6957                 else
6958                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6959
6960                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6961                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6962                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6963                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6964                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6965                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6966                                 BUG_ON(!numentries);
6967                         }
6968                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6969                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6970         }
6971         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6972
6973         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6974         if (max == 0) {
6975                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6976                 do_div(max, bucketsize);
6977         }
6978         max = min(max, 0x80000000ULL);
6979
6980         if (numentries < low_limit)
6981                 numentries = low_limit;
6982         if (numentries > max)
6983                 numentries = max;
6984
6985         log2qty = ilog2(numentries);
6986
6987         do {
6988                 size = bucketsize << log2qty;
6989                 if (flags & HASH_EARLY)
6990                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6991                 else if (hashdist)
6992                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6993                 else {
6994                         /*
6995                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6996                          * some pages at the end of hash table which
6997                          * alloc_pages_exact() automatically does
6998                          */
6999                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7000                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7001                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7002                         }
7003                 }
7004         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7005
7006         if (!table)
7007                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7008
7009         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7010                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7011
7012         if (_hash_shift)
7013                 *_hash_shift = log2qty;
7014         if (_hash_mask)
7015                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7016
7017         return table;
7018 }
7019
7020 /*
7021  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7022  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7023  *
7024  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7025  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7026  * expect this function should be exact.
7027  */
7028 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7029                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7030 {
7031         unsigned long pfn, iter, found;
7032         int mt;
7033
7034         /*
7035          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7036          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7037          */
7038         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7039                 return false;
7040         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7041         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7042                 return false;
7043
7044         pfn = page_to_pfn(page);
7045         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7046                 unsigned long check = pfn + iter;
7047
7048                 if (!pfn_valid_within(check))
7049                         continue;
7050
7051                 page = pfn_to_page(check);
7052
7053                 /*
7054                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7055                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7056                  * handle each tail page individually in migration.
7057                  */
7058                 if (PageHuge(page)) {
7059                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7060                         continue;
7061                 }
7062
7063                 /*
7064                  * We can't use page_count without pin a page
7065                  * because another CPU can free compound page.
7066                  * This check already skips compound tails of THP
7067                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7068                  */
7069                 if (!page_ref_count(page)) {
7070                         if (PageBuddy(page))
7071                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7072                         continue;
7073                 }
7074
7075                 /*
7076                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7077                  * page_count() is not 0.
7078                  */
7079                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7080                         continue;
7081
7082                 if (!PageLRU(page))
7083                         found++;
7084                 /*
7085                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7086                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7087                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7088                  */
7089                 /*
7090                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7091                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7092                  *
7093                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7094                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7095                  * page at boot.
7096                  */
7097                 if (found > count)
7098                         return true;
7099         }
7100         return false;
7101 }
7102
7103 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7104 {
7105         struct zone *zone;
7106         unsigned long pfn;
7107
7108         /*
7109          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7110          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7111          * the zone but still within the section.
7112          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7113          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7114          */
7115         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7116                 return false;
7117
7118         zone = page_zone(page);
7119         pfn = page_to_pfn(page);
7120         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7121                 return false;
7122
7123         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7124 }
7125
7126 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7127
7128 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7129 {
7130         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7131                              pageblock_nr_pages) - 1);
7132 }
7133
7134 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7135 {
7136         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7137                                 pageblock_nr_pages));
7138 }
7139
7140 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7141 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7142                                         unsigned long start, unsigned long end)
7143 {
7144         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7145         unsigned long nr_reclaimed;
7146         unsigned long pfn = start;
7147         unsigned int tries = 0;
7148         int ret = 0;
7149
7150         migrate_prep();
7151
7152         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7153                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7154                         ret = -EINTR;
7155                         break;
7156                 }
7157
7158                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7159                         cc->nr_migratepages = 0;
7160                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7161                         if (!pfn) {
7162                                 ret = -EINTR;
7163                                 break;
7164                         }
7165                         tries = 0;
7166                 } else if (++tries == 5) {
7167                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7168                         break;
7169                 }
7170
7171                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7172                                                         &cc->migratepages);
7173                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7174
7175                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7176                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7177         }
7178         if (ret < 0) {
7179                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7180                 return ret;
7181         }
7182         return 0;
7183 }
7184
7185 /**
7186  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7187  * @start:      start PFN to allocate
7188  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7189  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7190  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7191  *                      in range must have the same migratetype and it must
7192  *                      be either of the two.
7193  *
7194  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7195  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7196  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7197  * pages fall in.
7198  *
7199  * The PFN range must belong to a single zone.
7200  *
7201  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7202  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7203  * need to be freed with free_contig_range().
7204  */
7205 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7206                        unsigned migratetype)
7207 {
7208         unsigned long outer_start, outer_end;
7209         unsigned int order;
7210         int ret = 0;
7211
7212         struct compact_control cc = {
7213                 .nr_migratepages = 0,
7214                 .order = -1,
7215                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7216                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7217                 .ignore_skip_hint = true,
7218         };
7219         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7220
7221         /*
7222          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7223          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7224          * have different sizes, and due to the way page allocator
7225          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7226          * that page allocator won't try to merge buddies from
7227          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7228          * other migration type.
7229          *
7230          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7231          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7232          * we are interested in).  This will put all the pages in
7233          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7234          *
7235          * When this is done, we take the pages in range from page
7236          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7237          * page allocator will never consider using them.
7238          *
7239          * This lets us mark the pageblocks back as
7240          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7241          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7242          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7243          */
7244
7245         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7246                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7247                                        false);
7248         if (ret)
7249                 return ret;
7250
7251         /*
7252          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7253          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7254          */
7255         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7256         if (ret && ret != -EBUSY)
7257                 goto done;
7258
7259         /*
7260          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7261          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7262          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7263          * What we are going to do is to allocate all pages from
7264          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7265          *
7266          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7267          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7268          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7269          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7270          * once this is done free the pages we are not interested in.
7271          *
7272          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7273          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7274          */
7275
7276         lru_add_drain_all();
7277         drain_all_pages(cc.zone);
7278
7279         order = 0;
7280         outer_start = start;
7281         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7282                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7283                         outer_start = start;
7284                         break;
7285                 }
7286                 outer_start &= ~0UL << order;
7287         }
7288
7289         if (outer_start != start) {
7290                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7291
7292                 /*
7293                  * outer_start page could be small order buddy page and
7294                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7295                  * in this case to report failed page properly
7296                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7297                  */
7298                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7299                         outer_start = start;
7300         }
7301
7302         /* Make sure the range is really isolated. */
7303         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7304                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7305                         __func__, outer_start, end);
7306                 ret = -EBUSY;
7307                 goto done;
7308         }
7309
7310         /* Grab isolated pages from freelists. */
7311         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7312         if (!outer_end) {
7313                 ret = -EBUSY;
7314                 goto done;
7315         }
7316
7317         /* Free head and tail (if any) */
7318         if (start != outer_start)
7319                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7320         if (end != outer_end)
7321                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7322
7323 done:
7324         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7325                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7326         return ret;
7327 }
7328
7329 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7330 {
7331         unsigned int count = 0;
7332
7333         for (; nr_pages--; pfn++) {
7334                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7335
7336                 count += page_count(page) != 1;
7337                 __free_page(page);
7338         }
7339         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7340 }
7341 #endif
7342
7343 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7344 /*
7345  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7346  * page high values need to be recalulated.
7347  */
7348 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7349 {
7350         unsigned cpu;
7351         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7352         for_each_possible_cpu(cpu)
7353                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7354                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7355         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7356 }
7357 #endif
7358
7359 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7360 {
7361         unsigned long flags;
7362         int cpu;
7363         struct per_cpu_pageset *pset;
7364
7365         /* avoid races with drain_pages()  */
7366         local_irq_save(flags);
7367         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7368                 for_each_online_cpu(cpu) {
7369                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7370                         drain_zonestat(zone, pset);
7371                 }
7372                 free_percpu(zone->pageset);
7373                 zone->pageset = &boot_pageset;
7374         }
7375         local_irq_restore(flags);
7376 }
7377
7378 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7379 /*
7380  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7381  * before calling this.
7382  */
7383 void
7384 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7385 {
7386         struct page *page;
7387         struct zone *zone;
7388         unsigned int order, i;
7389         unsigned long pfn;
7390         unsigned long flags;
7391         /* find the first valid pfn */
7392         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7393                 if (pfn_valid(pfn))
7394                         break;
7395         if (pfn == end_pfn)
7396                 return;
7397         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7398         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7399         pfn = start_pfn;
7400         while (pfn < end_pfn) {
7401                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7402                         pfn++;
7403                         continue;
7404                 }
7405                 page = pfn_to_page(pfn);
7406                 /*
7407                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7408                  * page_count() is not 0.
7409                  */
7410                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7411                         pfn++;
7412                         SetPageReserved(page);
7413                         continue;
7414                 }
7415
7416                 BUG_ON(page_count(page));
7417                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7418                 order = page_order(page);
7419 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7420                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7421                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7422 #endif
7423                 list_del(&page->lru);
7424                 rmv_page_order(page);
7425                 zone->free_area[order].nr_free--;
7426                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7427                         SetPageReserved((page+i));
7428                 pfn += (1 << order);
7429         }
7430         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7431 }
7432 #endif
7433
7434 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7435 {
7436         struct zone *zone = page_zone(page);
7437         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7438         unsigned long flags;
7439         unsigned int order;
7440
7441         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7442         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7443                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7444
7445                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7446                         break;
7447         }
7448         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7449
7450         return order < MAX_ORDER;
7451 }