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