]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm, page_alloc: rename __GFP_WAIT to __GFP_RECLAIM
[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/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65
66 #include <asm/sections.h>
67 #include <asm/tlbflush.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include "internal.h"
70
71 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
72 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
73 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
74
75 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
76 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
78 #endif
79
80 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
81 /*
82  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
83  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
84  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
85  * defined in <linux/topology.h>.
86  */
87 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
88 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
89 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
90 #endif
91
92 /*
93  * Array of node states.
94  */
95 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
96         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
97         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
104         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif
106         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif  /* NUMA */
108 };
109 EXPORT_SYMBOL(node_states);
110
111 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
112 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
113
114 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
117 /*
118  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
119  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
120  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
121  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
122  */
123 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 /*
129  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
130  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
131  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
132  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
133  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
134  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
135  */
136 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
137 {
138         return page->index;
139 }
140
141 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
142 {
143         page->index = migratetype;
144 }
145
146 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
147 /*
148  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
149  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
150  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
151  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
152  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
153  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
154  */
155
156 static gfp_t saved_gfp_mask;
157
158 void pm_restore_gfp_mask(void)
159 {
160         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
161         if (saved_gfp_mask) {
162                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
163                 saved_gfp_mask = 0;
164         }
165 }
166
167 void pm_restrict_gfp_mask(void)
168 {
169         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
170         WARN_ON(saved_gfp_mask);
171         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
172         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
173 }
174
175 bool pm_suspended_storage(void)
176 {
177         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
178                 return false;
179         return true;
180 }
181 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
182
183 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
184 int pageblock_order __read_mostly;
185 #endif
186
187 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
188
189 /*
190  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
191  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
192  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
193  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
194  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
195  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
196  *
197  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
198  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
199  */
200 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202          256,
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205          256,
206 #endif
207 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
208          32,
209 #endif
210          32,
211 };
212
213 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
214
215 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
217          "DMA",
218 #endif
219 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
220          "DMA32",
221 #endif
222          "Normal",
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224          "HighMem",
225 #endif
226          "Movable",
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
228          "Device",
229 #endif
230 };
231
232 int min_free_kbytes = 1024;
233 int user_min_free_kbytes = -1;
234
235 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
236 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
237 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
238
239 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
240 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
241 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
242 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
243 static unsigned long __initdata required_movablecore;
244 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
245
246 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
247 int movable_zone;
248 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
249 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
250
251 #if MAX_NUMNODES > 1
252 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
253 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
254 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
255 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
256 #endif
257
258 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
259
260 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
261 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
262 {
263         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
264 }
265
266 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
267 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
268 {
269         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
270                 return true;
271
272         return false;
273 }
274
275 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
276 {
277         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
278                 return true;
279
280         return false;
281 }
282
283 /*
284  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
285  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
286  */
287 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
288                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
289                                 unsigned long *nr_initialised)
290 {
291         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
292         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
293                 return true;
294
295         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
296         (*nr_initialised)++;
297         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
298             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
299                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
300                 return false;
301         }
302
303         return true;
304 }
305 #else
306 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
307 {
308 }
309
310 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
311 {
312         return false;
313 }
314
315 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
316 {
317         return false;
318 }
319
320 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
321                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
322                                 unsigned long *nr_initialised)
323 {
324         return true;
325 }
326 #endif
327
328
329 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
330 {
331         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
332                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
333                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
334
335         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
336                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
337 }
338
339 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
340 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
341 {
342         int ret = 0;
343         unsigned seq;
344         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
345         unsigned long sp, start_pfn;
346
347         do {
348                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
349                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
350                 sp = zone->spanned_pages;
351                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
352                         ret = 1;
353         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
354
355         if (ret)
356                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
357                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
358                         start_pfn, start_pfn + sp);
359
360         return ret;
361 }
362
363 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
364 {
365         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
366                 return 0;
367         if (zone != page_zone(page))
368                 return 0;
369
370         return 1;
371 }
372 /*
373  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
374  */
375 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
376 {
377         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
378                 return 1;
379         if (!page_is_consistent(zone, page))
380                 return 1;
381
382         return 0;
383 }
384 #else
385 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
386 {
387         return 0;
388 }
389 #endif
390
391 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
392                 unsigned long bad_flags)
393 {
394         static unsigned long resume;
395         static unsigned long nr_shown;
396         static unsigned long nr_unshown;
397
398         /* Don't complain about poisoned pages */
399         if (PageHWPoison(page)) {
400                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
401                 return;
402         }
403
404         /*
405          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
406          * or allow a steady drip of one report per second.
407          */
408         if (nr_shown == 60) {
409                 if (time_before(jiffies, resume)) {
410                         nr_unshown++;
411                         goto out;
412                 }
413                 if (nr_unshown) {
414                         printk(KERN_ALERT
415                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
416                                 nr_unshown);
417                         nr_unshown = 0;
418                 }
419                 nr_shown = 0;
420         }
421         if (nr_shown++ == 0)
422                 resume = jiffies + 60 * HZ;
423
424         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
425                 current->comm, page_to_pfn(page));
426         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
427
428         print_modules();
429         dump_stack();
430 out:
431         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
432         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
433         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
434 }
435
436 /*
437  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
438  *
439  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
440  *
441  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
442  *
443  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
444  * pointing at the head page.
445  *
446  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
447  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
448  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
449  */
450
451 static void free_compound_page(struct page *page)
452 {
453         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
454 }
455
456 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
457 {
458         int i;
459         int nr_pages = 1 << order;
460
461         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
462         set_compound_order(page, order);
463         __SetPageHead(page);
464         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
465                 struct page *p = page + i;
466                 set_page_count(p, 0);
467                 p->first_page = page;
468                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
469                 smp_wmb();
470                 __SetPageTail(p);
471         }
472 }
473
474 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
475 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
476 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
477 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
478
479 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
480 {
481         if (!buf)
482                 return -EINVAL;
483
484         if (strcmp(buf, "on") == 0)
485                 _debug_pagealloc_enabled = true;
486
487         return 0;
488 }
489 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
490
491 static bool need_debug_guardpage(void)
492 {
493         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
494         if (!debug_pagealloc_enabled())
495                 return false;
496
497         return true;
498 }
499
500 static void init_debug_guardpage(void)
501 {
502         if (!debug_pagealloc_enabled())
503                 return;
504
505         _debug_guardpage_enabled = true;
506 }
507
508 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
509         .need = need_debug_guardpage,
510         .init = init_debug_guardpage,
511 };
512
513 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
514 {
515         unsigned long res;
516
517         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
518                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
519                 return 0;
520         }
521         _debug_guardpage_minorder = res;
522         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
523         return 0;
524 }
525 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
526
527 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
528                                 unsigned int order, int migratetype)
529 {
530         struct page_ext *page_ext;
531
532         if (!debug_guardpage_enabled())
533                 return;
534
535         page_ext = lookup_page_ext(page);
536         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
537
538         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
539         set_page_private(page, order);
540         /* Guard pages are not available for any usage */
541         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
542 }
543
544 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
545                                 unsigned int order, int migratetype)
546 {
547         struct page_ext *page_ext;
548
549         if (!debug_guardpage_enabled())
550                 return;
551
552         page_ext = lookup_page_ext(page);
553         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
554
555         set_page_private(page, 0);
556         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
557                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
558 }
559 #else
560 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
561 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
562                                 unsigned int order, int migratetype) {}
563 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
564                                 unsigned int order, int migratetype) {}
565 #endif
566
567 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
568 {
569         set_page_private(page, order);
570         __SetPageBuddy(page);
571 }
572
573 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
574 {
575         __ClearPageBuddy(page);
576         set_page_private(page, 0);
577 }
578
579 /*
580  * This function checks whether a page is free && is the buddy
581  * we can do coalesce a page and its buddy if
582  * (a) the buddy is not in a hole &&
583  * (b) the buddy is in the buddy system &&
584  * (c) a page and its buddy have the same order &&
585  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
586  *
587  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
588  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
589  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
590  * serialized by zone->lock.
591  *
592  * For recording page's order, we use page_private(page).
593  */
594 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
595                                                         unsigned int order)
596 {
597         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
598                 return 0;
599
600         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
601                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
602                         return 0;
603
604                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
605
606                 return 1;
607         }
608
609         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
610                 /*
611                  * zone check is done late to avoid uselessly
612                  * calculating zone/node ids for pages that could
613                  * never merge.
614                  */
615                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
616                         return 0;
617
618                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
619
620                 return 1;
621         }
622         return 0;
623 }
624
625 /*
626  * Freeing function for a buddy system allocator.
627  *
628  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
629  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
630  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
631  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
632  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
633  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
634  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
635  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
636  * parts of the VM system.
637  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
638  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
639  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
640  * field.
641  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
642  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
643  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
644  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
645  * triggers coalescing into a block of larger size.
646  *
647  * -- nyc
648  */
649
650 static inline void __free_one_page(struct page *page,
651                 unsigned long pfn,
652                 struct zone *zone, unsigned int order,
653                 int migratetype)
654 {
655         unsigned long page_idx;
656         unsigned long combined_idx;
657         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
658         struct page *buddy;
659         int max_order = MAX_ORDER;
660
661         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
662         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
663
664         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
665         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
666                 /*
667                  * We restrict max order of merging to prevent merge
668                  * between freepages on isolate pageblock and normal
669                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
670                  * could cause incorrect freepage accounting.
671                  */
672                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
673         } else {
674                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
675         }
676
677         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
678
679         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
680         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
681
682         while (order < max_order - 1) {
683                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
684                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
685                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
686                         break;
687                 /*
688                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
689                  * merge with it and move up one order.
690                  */
691                 if (page_is_guard(buddy)) {
692                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
693                 } else {
694                         list_del(&buddy->lru);
695                         zone->free_area[order].nr_free--;
696                         rmv_page_order(buddy);
697                 }
698                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
699                 page = page + (combined_idx - page_idx);
700                 page_idx = combined_idx;
701                 order++;
702         }
703         set_page_order(page, order);
704
705         /*
706          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
707          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
708          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
709          * that is happening, add the free page to the tail of the list
710          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
711          * as a higher order page
712          */
713         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
714                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
715                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
716                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
717                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
718                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
719                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
720                         list_add_tail(&page->lru,
721                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
722                         goto out;
723                 }
724         }
725
726         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
727 out:
728         zone->free_area[order].nr_free++;
729 }
730
731 static inline int free_pages_check(struct page *page)
732 {
733         const char *bad_reason = NULL;
734         unsigned long bad_flags = 0;
735
736         if (unlikely(page_mapcount(page)))
737                 bad_reason = "nonzero mapcount";
738         if (unlikely(page->mapping != NULL))
739                 bad_reason = "non-NULL mapping";
740         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
741                 bad_reason = "nonzero _count";
742         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
743                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
744                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
745         }
746 #ifdef CONFIG_MEMCG
747         if (unlikely(page->mem_cgroup))
748                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
749 #endif
750         if (unlikely(bad_reason)) {
751                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
752                 return 1;
753         }
754         page_cpupid_reset_last(page);
755         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
756                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
757         return 0;
758 }
759
760 /*
761  * Frees a number of pages from the PCP lists
762  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
763  * count is the number of pages to free.
764  *
765  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
766  * see if this freeing clears that state.
767  *
768  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
769  * pinned" detection logic.
770  */
771 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
772                                         struct per_cpu_pages *pcp)
773 {
774         int migratetype = 0;
775         int batch_free = 0;
776         int to_free = count;
777         unsigned long nr_scanned;
778
779         spin_lock(&zone->lock);
780         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
781         if (nr_scanned)
782                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
783
784         while (to_free) {
785                 struct page *page;
786                 struct list_head *list;
787
788                 /*
789                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
790                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
791                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
792                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
793                  * lists
794                  */
795                 do {
796                         batch_free++;
797                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
798                                 migratetype = 0;
799                         list = &pcp->lists[migratetype];
800                 } while (list_empty(list));
801
802                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
803                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
804                         batch_free = to_free;
805
806                 do {
807                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
808
809                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
810                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
811                         list_del(&page->lru);
812
813                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
814                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
815                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
816                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
817                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
818                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
819
820                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
821                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
822                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
823                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
824         }
825         spin_unlock(&zone->lock);
826 }
827
828 static void free_one_page(struct zone *zone,
829                                 struct page *page, unsigned long pfn,
830                                 unsigned int order,
831                                 int migratetype)
832 {
833         unsigned long nr_scanned;
834         spin_lock(&zone->lock);
835         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
836         if (nr_scanned)
837                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
838
839         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
840                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
841                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
842         }
843         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
844         spin_unlock(&zone->lock);
845 }
846
847 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
848 {
849         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
850                 return 0;
851         if (unlikely(!PageTail(page))) {
852                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
853                 return 1;
854         }
855         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
856                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
857                 return 1;
858         }
859         return 0;
860 }
861
862 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
863                                 unsigned long zone, int nid)
864 {
865         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
866         init_page_count(page);
867         page_mapcount_reset(page);
868         page_cpupid_reset_last(page);
869
870         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
871 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
872         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
873         if (!is_highmem_idx(zone))
874                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
875 #endif
876 }
877
878 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
879                                         int nid)
880 {
881         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
882 }
883
884 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
885 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
886 {
887         pg_data_t *pgdat;
888         int nid, zid;
889
890         if (!early_page_uninitialised(pfn))
891                 return;
892
893         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
894         pgdat = NODE_DATA(nid);
895
896         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
897                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
898
899                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
900                         break;
901         }
902         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
903 }
904 #else
905 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
906 {
907 }
908 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
909
910 /*
911  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
912  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
913  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
914  * sent to the buddy page allocator.
915  */
916 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
917 {
918         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
919         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
920
921         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
922                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
923                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
924
925                         init_reserved_page(start_pfn);
926                         SetPageReserved(page);
927                 }
928         }
929 }
930
931 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
932 {
933         bool compound = PageCompound(page);
934         int i, bad = 0;
935
936         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
937         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
938
939         trace_mm_page_free(page, order);
940         kmemcheck_free_shadow(page, order);
941         kasan_free_pages(page, order);
942
943         if (PageAnon(page))
944                 page->mapping = NULL;
945         bad += free_pages_check(page);
946         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
947                 if (compound)
948                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
949                 bad += free_pages_check(page + i);
950         }
951         if (bad)
952                 return false;
953
954         reset_page_owner(page, order);
955
956         if (!PageHighMem(page)) {
957                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
958                                            PAGE_SIZE << order);
959                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
960                                            PAGE_SIZE << order);
961         }
962         arch_free_page(page, order);
963         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
964
965         return true;
966 }
967
968 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
969 {
970         unsigned long flags;
971         int migratetype;
972         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
973
974         if (!free_pages_prepare(page, order))
975                 return;
976
977         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
978         local_irq_save(flags);
979         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
980         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
981         local_irq_restore(flags);
982 }
983
984 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
985                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
986 {
987         unsigned int nr_pages = 1 << order;
988         struct page *p = page;
989         unsigned int loop;
990
991         prefetchw(p);
992         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
993                 prefetchw(p + 1);
994                 __ClearPageReserved(p);
995                 set_page_count(p, 0);
996         }
997         __ClearPageReserved(p);
998         set_page_count(p, 0);
999
1000         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1001         set_page_refcounted(page);
1002         __free_pages(page, order);
1003 }
1004
1005 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1006         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1007
1008 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1009
1010 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1011 {
1012         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1013         int nid;
1014
1015         spin_lock(&early_pfn_lock);
1016         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1017         if (nid < 0)
1018                 nid = 0;
1019         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1020
1021         return nid;
1022 }
1023 #endif
1024
1025 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1026 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1027                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1028 {
1029         int nid;
1030
1031         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1032         if (nid >= 0 && nid != node)
1033                 return false;
1034         return true;
1035 }
1036
1037 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1038 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1039 {
1040         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1041 }
1042
1043 #else
1044
1045 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1046 {
1047         return true;
1048 }
1049 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1050                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1051 {
1052         return true;
1053 }
1054 #endif
1055
1056
1057 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1058                                                         unsigned int order)
1059 {
1060         if (early_page_uninitialised(pfn))
1061                 return;
1062         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1066 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1067                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1068 {
1069         int i;
1070
1071         if (!page)
1072                 return;
1073
1074         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1075         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1076             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1077                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1078                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1079                 return;
1080         }
1081
1082         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1083                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1084 }
1085
1086 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1087 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1088 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1089
1090 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1091 {
1092         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1093                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1094 }
1095
1096 /* Initialise remaining memory on a node */
1097 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1098 {
1099         pg_data_t *pgdat = data;
1100         int nid = pgdat->node_id;
1101         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1102         unsigned long start = jiffies;
1103         unsigned long nr_pages = 0;
1104         unsigned long walk_start, walk_end;
1105         int i, zid;
1106         struct zone *zone;
1107         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1108         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1109
1110         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1111                 pgdat_init_report_one_done();
1112                 return 0;
1113         }
1114
1115         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1116         if (!cpumask_empty(cpumask))
1117                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1118
1119         /* Sanity check boundaries */
1120         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1121         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1122         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1123
1124         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1125         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1126                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1127                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1128                         break;
1129         }
1130
1131         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1132                 unsigned long pfn, end_pfn;
1133                 struct page *page = NULL;
1134                 struct page *free_base_page = NULL;
1135                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1136                 int nr_to_free = 0;
1137
1138                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1139                 pfn = first_init_pfn;
1140                 if (pfn < walk_start)
1141                         pfn = walk_start;
1142                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1143                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1144
1145                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1146                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1147                                 goto free_range;
1148
1149                         /*
1150                          * Ensure pfn_valid is checked every
1151                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1152                          */
1153                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1154                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1155                                         page = NULL;
1156                                         goto free_range;
1157                                 }
1158                         }
1159
1160                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1161                                 page = NULL;
1162                                 goto free_range;
1163                         }
1164
1165                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1166                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1167                                 page++;
1168                         } else {
1169                                 nr_pages += nr_to_free;
1170                                 deferred_free_range(free_base_page,
1171                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1172                                 free_base_page = NULL;
1173                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1174
1175                                 page = pfn_to_page(pfn);
1176                                 cond_resched();
1177                         }
1178
1179                         if (page->flags) {
1180                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1181                                 goto free_range;
1182                         }
1183
1184                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1185                         if (!free_base_page) {
1186                                 free_base_page = page;
1187                                 free_base_pfn = pfn;
1188                                 nr_to_free = 0;
1189                         }
1190                         nr_to_free++;
1191
1192                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1193                         continue;
1194 free_range:
1195                         /* Free the current block of pages to allocator */
1196                         nr_pages += nr_to_free;
1197                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1198                                                                 nr_to_free);
1199                         free_base_page = NULL;
1200                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1201                 }
1202
1203                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1204         }
1205
1206         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1207         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1208
1209         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1210                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1211
1212         pgdat_init_report_one_done();
1213         return 0;
1214 }
1215
1216 void __init page_alloc_init_late(void)
1217 {
1218         int nid;
1219
1220         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1221         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1222         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1223                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1224         }
1225
1226         /* Block until all are initialised */
1227         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1228
1229         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1230         files_maxfiles_init();
1231 }
1232 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1233
1234 #ifdef CONFIG_CMA
1235 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1236 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1237 {
1238         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1239         struct page *p = page;
1240
1241         do {
1242                 __ClearPageReserved(p);
1243                 set_page_count(p, 0);
1244         } while (++p, --i);
1245
1246         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1247
1248         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1249                 i = pageblock_nr_pages;
1250                 p = page;
1251                 do {
1252                         set_page_refcounted(p);
1253                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1254                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1255                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1256         } else {
1257                 set_page_refcounted(page);
1258                 __free_pages(page, pageblock_order);
1259         }
1260
1261         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1262 }
1263 #endif
1264
1265 /*
1266  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1267  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1268  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1269  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1270  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1271  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1272  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1273  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1274  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1275  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1276  *
1277  * -- nyc
1278  */
1279 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1280         int low, int high, struct free_area *area,
1281         int migratetype)
1282 {
1283         unsigned long size = 1 << high;
1284
1285         while (high > low) {
1286                 area--;
1287                 high--;
1288                 size >>= 1;
1289                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1290
1291                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1292                         debug_guardpage_enabled() &&
1293                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1294                         /*
1295                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1296                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1297                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1298                          * pages will stay not present in virtual address space
1299                          */
1300                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1301                         continue;
1302                 }
1303                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1304                 area->nr_free++;
1305                 set_page_order(&page[size], high);
1306         }
1307 }
1308
1309 /*
1310  * This page is about to be returned from the page allocator
1311  */
1312 static inline int check_new_page(struct page *page)
1313 {
1314         const char *bad_reason = NULL;
1315         unsigned long bad_flags = 0;
1316
1317         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1318                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1319         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1320                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1321         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1322                 bad_reason = "nonzero _count";
1323         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1324                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1325                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1326         }
1327         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1328                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1329                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1330         }
1331 #ifdef CONFIG_MEMCG
1332         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1333                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1334 #endif
1335         if (unlikely(bad_reason)) {
1336                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1337                 return 1;
1338         }
1339         return 0;
1340 }
1341
1342 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1343                                                                 int alloc_flags)
1344 {
1345         int i;
1346
1347         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1348                 struct page *p = page + i;
1349                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1350                         return 1;
1351         }
1352
1353         set_page_private(page, 0);
1354         set_page_refcounted(page);
1355
1356         arch_alloc_page(page, order);
1357         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1358         kasan_alloc_pages(page, order);
1359
1360         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1361                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1362                         clear_highpage(page + i);
1363
1364         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1365                 prep_compound_page(page, order);
1366
1367         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1368
1369         /*
1370          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1371          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1372          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1373          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1374          */
1375         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1376                 set_page_pfmemalloc(page);
1377         else
1378                 clear_page_pfmemalloc(page);
1379
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1385  * the smallest available page from the freelists
1386  */
1387 static inline
1388 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1389                                                 int migratetype)
1390 {
1391         unsigned int current_order;
1392         struct free_area *area;
1393         struct page *page;
1394
1395         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1396         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1397                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1398                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1399                         continue;
1400
1401                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1402                                                         struct page, lru);
1403                 list_del(&page->lru);
1404                 rmv_page_order(page);
1405                 area->nr_free--;
1406                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1407                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1408                 return page;
1409         }
1410
1411         return NULL;
1412 }
1413
1414
1415 /*
1416  * This array describes the order lists are fallen back to when
1417  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1418  */
1419 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1420         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1421         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1422         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1423 #ifdef CONFIG_CMA
1424         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1425 #endif
1426         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1427 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1428         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1429 #endif
1430 };
1431
1432 #ifdef CONFIG_CMA
1433 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1434                                         unsigned int order)
1435 {
1436         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1437 }
1438 #else
1439 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1440                                         unsigned int order) { return NULL; }
1441 #endif
1442
1443 /*
1444  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1445  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1446  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1447  */
1448 int move_freepages(struct zone *zone,
1449                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1450                           int migratetype)
1451 {
1452         struct page *page;
1453         unsigned long order;
1454         int pages_moved = 0;
1455
1456 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1457         /*
1458          * page_zone is not safe to call in this context when
1459          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1460          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1461          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1462          * grouping pages by mobility
1463          */
1464         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1465 #endif
1466
1467         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1468                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1469                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1470
1471                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1472                         page++;
1473                         continue;
1474                 }
1475
1476                 if (!PageBuddy(page)) {
1477                         page++;
1478                         continue;
1479                 }
1480
1481                 order = page_order(page);
1482                 list_move(&page->lru,
1483                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1484                 page += 1 << order;
1485                 pages_moved += 1 << order;
1486         }
1487
1488         return pages_moved;
1489 }
1490
1491 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1492                                 int migratetype)
1493 {
1494         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1495         struct page *start_page, *end_page;
1496
1497         start_pfn = page_to_pfn(page);
1498         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1499         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1500         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1501         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1502
1503         /* Do not cross zone boundaries */
1504         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1505                 start_page = page;
1506         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1507                 return 0;
1508
1509         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1510 }
1511
1512 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1513                                         int start_order, int migratetype)
1514 {
1515         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1516
1517         while (nr_pageblocks--) {
1518                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1519                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1520         }
1521 }
1522
1523 /*
1524  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1525  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1526  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1527  *
1528  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1529  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1530  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1531  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1532  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1533  * pageblocks.
1534  */
1535 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1536 {
1537         /*
1538          * Leaving this order check is intended, although there is
1539          * relaxed order check in next check. The reason is that
1540          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1541          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1542          * so could be changed anytime.
1543          */
1544         if (order >= pageblock_order)
1545                 return true;
1546
1547         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1548                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1549                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1550                 page_group_by_mobility_disabled)
1551                 return true;
1552
1553         return false;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1558  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1559  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1560  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1561  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1562  */
1563 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1564                                                           int start_type)
1565 {
1566         int current_order = page_order(page);
1567         int pages;
1568
1569         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1570         if (current_order >= pageblock_order) {
1571                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1572                 return;
1573         }
1574
1575         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1576
1577         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1578         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1579                         page_group_by_mobility_disabled)
1580                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1581 }
1582
1583 /*
1584  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1585  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1586  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1587  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1588  */
1589 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1590                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1591 {
1592         int i;
1593         int fallback_mt;
1594
1595         if (area->nr_free == 0)
1596                 return -1;
1597
1598         *can_steal = false;
1599         for (i = 0;; i++) {
1600                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1601                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1602                         break;
1603
1604                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1605                         continue;
1606
1607                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1608                         *can_steal = true;
1609
1610                 if (!only_stealable)
1611                         return fallback_mt;
1612
1613                 if (*can_steal)
1614                         return fallback_mt;
1615         }
1616
1617         return -1;
1618 }
1619
1620 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1621 static inline struct page *
1622 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1623 {
1624         struct free_area *area;
1625         unsigned int current_order;
1626         struct page *page;
1627         int fallback_mt;
1628         bool can_steal;
1629
1630         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1631         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1632                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1633                                 --current_order) {
1634                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1635                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1636                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1637                 if (fallback_mt == -1)
1638                         continue;
1639
1640                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1641                                                 struct page, lru);
1642                 if (can_steal)
1643                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1644
1645                 /* Remove the page from the freelists */
1646                 area->nr_free--;
1647                 list_del(&page->lru);
1648                 rmv_page_order(page);
1649
1650                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1651                                         start_migratetype);
1652                 /*
1653                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1654                  * migratetype depending on the decisions in
1655                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1656                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1657                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1658                  */
1659                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1660
1661                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1662                         start_migratetype, fallback_mt);
1663
1664                 return page;
1665         }
1666
1667         return NULL;
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1672  * Call me with the zone->lock already held.
1673  */
1674 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1675                                                 int migratetype)
1676 {
1677         struct page *page;
1678
1679 retry_reserve:
1680         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1681
1682         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1683                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1684                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1685
1686                 if (!page)
1687                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1688
1689                 /*
1690                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1691                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1692                  * and we want just one call site
1693                  */
1694                 if (!page) {
1695                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1696                         goto retry_reserve;
1697                 }
1698         }
1699
1700         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1701         return page;
1702 }
1703
1704 /*
1705  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1706  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1707  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1708  */
1709 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1710                         unsigned long count, struct list_head *list,
1711                         int migratetype, bool cold)
1712 {
1713         int i;
1714
1715         spin_lock(&zone->lock);
1716         for (i = 0; i < count; ++i) {
1717                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1718                 if (unlikely(page == NULL))
1719                         break;
1720
1721                 /*
1722                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1723                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1724                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1725                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1726                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1727                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1728                  * properly.
1729                  */
1730                 if (likely(!cold))
1731                         list_add(&page->lru, list);
1732                 else
1733                         list_add_tail(&page->lru, list);
1734                 list = &page->lru;
1735                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1736                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1737                                               -(1 << order));
1738         }
1739         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1740         spin_unlock(&zone->lock);
1741         return i;
1742 }
1743
1744 #ifdef CONFIG_NUMA
1745 /*
1746  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1747  * currently executing processor on remote nodes after they have
1748  * expired.
1749  *
1750  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1751  * a single processor.
1752  */
1753 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1754 {
1755         unsigned long flags;
1756         int to_drain, batch;
1757
1758         local_irq_save(flags);
1759         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1760         to_drain = min(pcp->count, batch);
1761         if (to_drain > 0) {
1762                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1763                 pcp->count -= to_drain;
1764         }
1765         local_irq_restore(flags);
1766 }
1767 #endif
1768
1769 /*
1770  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1771  *
1772  * The processor must either be the current processor and the
1773  * thread pinned to the current processor or a processor that
1774  * is not online.
1775  */
1776 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1777 {
1778         unsigned long flags;
1779         struct per_cpu_pageset *pset;
1780         struct per_cpu_pages *pcp;
1781
1782         local_irq_save(flags);
1783         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1784
1785         pcp = &pset->pcp;
1786         if (pcp->count) {
1787                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1788                 pcp->count = 0;
1789         }
1790         local_irq_restore(flags);
1791 }
1792
1793 /*
1794  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1795  *
1796  * The processor must either be the current processor and the
1797  * thread pinned to the current processor or a processor that
1798  * is not online.
1799  */
1800 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1801 {
1802         struct zone *zone;
1803
1804         for_each_populated_zone(zone) {
1805                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1806         }
1807 }
1808
1809 /*
1810  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1811  *
1812  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1813  * the single zone's pages.
1814  */
1815 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1816 {
1817         int cpu = smp_processor_id();
1818
1819         if (zone)
1820                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1821         else
1822                 drain_pages(cpu);
1823 }
1824
1825 /*
1826  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1827  *
1828  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1829  *
1830  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1831  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1832  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1833  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1834  * before the call to on_each_cpu_mask().
1835  */
1836 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1837 {
1838         int cpu;
1839
1840         /*
1841          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1842          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1843          */
1844         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1845
1846         /*
1847          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1848          * as offline notification will cause the notified
1849          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1850          * disables preemption as part of its processing
1851          */
1852         for_each_online_cpu(cpu) {
1853                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1854                 struct zone *z;
1855                 bool has_pcps = false;
1856
1857                 if (zone) {
1858                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1859                         if (pcp->pcp.count)
1860                                 has_pcps = true;
1861                 } else {
1862                         for_each_populated_zone(z) {
1863                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1864                                 if (pcp->pcp.count) {
1865                                         has_pcps = true;
1866                                         break;
1867                                 }
1868                         }
1869                 }
1870
1871                 if (has_pcps)
1872                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1873                 else
1874                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1875         }
1876         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1877                                                                 zone, 1);
1878 }
1879
1880 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1881
1882 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1883 {
1884         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1885         unsigned long flags;
1886         unsigned int order, t;
1887         struct list_head *curr;
1888
1889         if (zone_is_empty(zone))
1890                 return;
1891
1892         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1893
1894         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1895         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1896                 if (pfn_valid(pfn)) {
1897                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1898
1899                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1900                                 swsusp_unset_page_free(page);
1901                 }
1902
1903         for_each_migratetype_order(order, t) {
1904                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1905                         unsigned long i;
1906
1907                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1908                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1909                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1910                 }
1911         }
1912         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1913 }
1914 #endif /* CONFIG_PM */
1915
1916 /*
1917  * Free a 0-order page
1918  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1919  */
1920 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1921 {
1922         struct zone *zone = page_zone(page);
1923         struct per_cpu_pages *pcp;
1924         unsigned long flags;
1925         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1926         int migratetype;
1927
1928         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1929                 return;
1930
1931         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1932         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1933         local_irq_save(flags);
1934         __count_vm_event(PGFREE);
1935
1936         /*
1937          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1938          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1939          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1940          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1941          * excessively into the page allocator
1942          */
1943         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1944                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1945                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1946                         goto out;
1947                 }
1948                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1949         }
1950
1951         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1952         if (!cold)
1953                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1954         else
1955                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1956         pcp->count++;
1957         if (pcp->count >= pcp->high) {
1958                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1959                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1960                 pcp->count -= batch;
1961         }
1962
1963 out:
1964         local_irq_restore(flags);
1965 }
1966
1967 /*
1968  * Free a list of 0-order pages
1969  */
1970 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1971 {
1972         struct page *page, *next;
1973
1974         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1975                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1976                 free_hot_cold_page(page, cold);
1977         }
1978 }
1979
1980 /*
1981  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1982  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1983  * Each sub-page must be freed individually.
1984  *
1985  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1986  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1987  */
1988 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1989 {
1990         int i;
1991         gfp_t gfp_mask;
1992
1993         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1994         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1995
1996 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1997         /*
1998          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1999          * otherwise free the whole shadow.
2000          */
2001         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2002                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2003 #endif
2004
2005         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2006         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2007         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2008                 set_page_refcounted(page + i);
2009                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2010         }
2011 }
2012 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2013
2014 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2015 {
2016         unsigned long watermark;
2017         struct zone *zone;
2018         int mt;
2019
2020         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2021
2022         zone = page_zone(page);
2023         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2024
2025         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2026                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2027                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2028                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2029                         return 0;
2030
2031                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2032         }
2033
2034         /* Remove page from free list */
2035         list_del(&page->lru);
2036         zone->free_area[order].nr_free--;
2037         rmv_page_order(page);
2038
2039         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2040
2041         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2042         if (order >= pageblock_order - 1) {
2043                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2044                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2045                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2046                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2047                                 set_pageblock_migratetype(page,
2048                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2049                 }
2050         }
2051
2052
2053         return 1UL << order;
2054 }
2055
2056 /*
2057  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2058  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2059  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2060  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2061  * are enabled.
2062  *
2063  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2064  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2065  */
2066 int split_free_page(struct page *page)
2067 {
2068         unsigned int order;
2069         int nr_pages;
2070
2071         order = page_order(page);
2072
2073         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2074         if (!nr_pages)
2075                 return 0;
2076
2077         /* Split into individual pages */
2078         set_page_refcounted(page);
2079         split_page(page, order);
2080         return nr_pages;
2081 }
2082
2083 /*
2084  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2085  */
2086 static inline
2087 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2088                         struct zone *zone, unsigned int order,
2089                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2090 {
2091         unsigned long flags;
2092         struct page *page;
2093         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2094
2095         if (likely(order == 0)) {
2096                 struct per_cpu_pages *pcp;
2097                 struct list_head *list;
2098
2099                 local_irq_save(flags);
2100                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2101                 list = &pcp->lists[migratetype];
2102                 if (list_empty(list)) {
2103                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2104                                         pcp->batch, list,
2105                                         migratetype, cold);
2106                         if (unlikely(list_empty(list)))
2107                                 goto failed;
2108                 }
2109
2110                 if (cold)
2111                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2112                 else
2113                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2114
2115                 list_del(&page->lru);
2116                 pcp->count--;
2117         } else {
2118                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2119                         /*
2120                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2121                          *
2122                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2123                          * properly detect and handle allocation failures.
2124                          *
2125                          * We most definitely don't want callers attempting to
2126                          * allocate greater than order-1 page units with
2127                          * __GFP_NOFAIL.
2128                          */
2129                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2130                 }
2131                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2132                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2133                 spin_unlock(&zone->lock);
2134                 if (!page)
2135                         goto failed;
2136                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2137                                           get_pcppage_migratetype(page));
2138         }
2139
2140         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2141         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2142             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2143                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2144
2145         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2146         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2147         local_irq_restore(flags);
2148
2149         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2150         return page;
2151
2152 failed:
2153         local_irq_restore(flags);
2154         return NULL;
2155 }
2156
2157 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2158
2159 static struct {
2160         struct fault_attr attr;
2161
2162         bool ignore_gfp_highmem;
2163         bool ignore_gfp_reclaim;
2164         u32 min_order;
2165 } fail_page_alloc = {
2166         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2167         .ignore_gfp_reclaim = true,
2168         .ignore_gfp_highmem = true,
2169         .min_order = 1,
2170 };
2171
2172 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2173 {
2174         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2175 }
2176 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2177
2178 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2179 {
2180         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2181                 return false;
2182         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2183                 return false;
2184         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2185                 return false;
2186         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2187                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2188                 return false;
2189
2190         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2191 }
2192
2193 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2194
2195 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2196 {
2197         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2198         struct dentry *dir;
2199
2200         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2201                                         &fail_page_alloc.attr);
2202         if (IS_ERR(dir))
2203                 return PTR_ERR(dir);
2204
2205         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2206                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2207                 goto fail;
2208         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2209                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2210                 goto fail;
2211         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2212                                 &fail_page_alloc.min_order))
2213                 goto fail;
2214
2215         return 0;
2216 fail:
2217         debugfs_remove_recursive(dir);
2218
2219         return -ENOMEM;
2220 }
2221
2222 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2223
2224 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2225
2226 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2227
2228 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2229 {
2230         return false;
2231 }
2232
2233 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2234
2235 /*
2236  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
2237  * of the allocation.
2238  */
2239 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2240                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2241                         long free_pages)
2242 {
2243         /* free_pages may go negative - that's OK */
2244         long min = mark;
2245         int o;
2246         long free_cma = 0;
2247
2248         free_pages -= (1 << order) - 1;
2249         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2250                 min -= min / 2;
2251         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
2252                 min -= min / 4;
2253
2254 #ifdef CONFIG_CMA
2255         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2256         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2257                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2258 #endif
2259
2260         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2261                 return false;
2262         for (o = 0; o < order; o++) {
2263                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
2264                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
2265
2266                 /* Require fewer higher order pages to be free */
2267                 min >>= 1;
2268
2269                 if (free_pages <= min)
2270                         return false;
2271         }
2272         return true;
2273 }
2274
2275 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2276                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2277 {
2278         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2279                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2280 }
2281
2282 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2283                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2284 {
2285         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2286
2287         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2288                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2289
2290         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2291                                                                 free_pages);
2292 }
2293
2294 #ifdef CONFIG_NUMA
2295 /*
2296  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
2297  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
2298  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
2299  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
2300  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
2301  *
2302  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
2303  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
2304  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
2305  *
2306  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
2307  * nothing and returns NULL.
2308  *
2309  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
2310  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
2311  *
2312  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
2313  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
2314  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
2315  * quickly as we can.
2316  */
2317 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2318 {
2319         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2320         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
2321
2322         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2323         if (!zlc)
2324                 return NULL;
2325
2326         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
2327                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2328                 zlc->last_full_zap = jiffies;
2329         }
2330
2331         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
2332                                         &cpuset_current_mems_allowed :
2333                                         &node_states[N_MEMORY];
2334         return allowednodes;
2335 }
2336
2337 /*
2338  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
2339  * if it is worth looking at further for free memory:
2340  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
2341  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
2342  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
2343  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
2344  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
2345  * else return false (zero) if it is not.
2346  *
2347  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
2348  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
2349  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
2350  * be considered full for up to one second by all requests, unless
2351  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
2352  * into the second scan of the zonelist.
2353  *
2354  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
2355  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
2356  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
2357  * unturned looking for a free page.
2358  */
2359 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2360                                                 nodemask_t *allowednodes)
2361 {
2362         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2363         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2364         int n;                          /* node that zone *z is on */
2365
2366         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2367         if (!zlc)
2368                 return 1;
2369
2370         i = z - zonelist->_zonerefs;
2371         n = zlc->z_to_n[i];
2372
2373         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
2374         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
2375 }
2376
2377 /*
2378  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
2379  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
2380  * from that zone don't waste time re-examining it.
2381  */
2382 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2383 {
2384         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2385         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2386
2387         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2388         if (!zlc)
2389                 return;
2390
2391         i = z - zonelist->_zonerefs;
2392
2393         set_bit(i, zlc->fullzones);
2394 }
2395
2396 /*
2397  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2398  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2399  */
2400 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2401 {
2402         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2403
2404         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2405         if (!zlc)
2406                 return;
2407
2408         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2409 }
2410
2411 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2412 {
2413         return local_zone->node == zone->node;
2414 }
2415
2416 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2417 {
2418         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2419                                 RECLAIM_DISTANCE;
2420 }
2421
2422 #else   /* CONFIG_NUMA */
2423
2424 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2425 {
2426         return NULL;
2427 }
2428
2429 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2430                                 nodemask_t *allowednodes)
2431 {
2432         return 1;
2433 }
2434
2435 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2436 {
2437 }
2438
2439 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2440 {
2441 }
2442
2443 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2444 {
2445         return true;
2446 }
2447
2448 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2449 {
2450         return true;
2451 }
2452
2453 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2454
2455 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2456 {
2457         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2458
2459         do {
2460                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2461                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2462                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2463                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2464         } while (zone++ != preferred_zone);
2465 }
2466
2467 /*
2468  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2469  * a page.
2470  */
2471 static struct page *
2472 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2473                                                 const struct alloc_context *ac)
2474 {
2475         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2476         struct zoneref *z;
2477         struct page *page = NULL;
2478         struct zone *zone;
2479         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2480         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2481         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2482         int nr_fair_skipped = 0;
2483         bool zonelist_rescan;
2484
2485 zonelist_scan:
2486         zonelist_rescan = false;
2487
2488         /*
2489          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2490          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2491          */
2492         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2493                                                                 ac->nodemask) {
2494                 unsigned long mark;
2495
2496                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2497                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2498                                 continue;
2499                 if (cpusets_enabled() &&
2500                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2501                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2502                                 continue;
2503                 /*
2504                  * Distribute pages in proportion to the individual
2505                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2506                  * page was allocated in should have no effect on the
2507                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2508                  */
2509                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2510                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2511                                 break;
2512                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2513                                 nr_fair_skipped++;
2514                                 continue;
2515                         }
2516                 }
2517                 /*
2518                  * When allocating a page cache page for writing, we
2519                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2520                  * limit, such that no single zone holds more than its
2521                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2522                  * The dirty limits take into account the zone's
2523                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2524                  * should be able to balance it without having to
2525                  * write pages from its LRU list.
2526                  *
2527                  * This may look like it could increase pressure on
2528                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2529                  * before they are full.  But the pages that do spill
2530                  * over are limited as the lower zones are protected
2531                  * by this very same mechanism.  It should not become
2532                  * a practical burden to them.
2533                  *
2534                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2535                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2536                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2537                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2538                  * zones are together not big enough to reach the
2539                  * global limit.  The proper fix for these situations
2540                  * will require awareness of zones in the
2541                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2542                  */
2543                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2544                         continue;
2545
2546                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2547                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2548                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2549                         int ret;
2550
2551                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2552                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2553                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2554                                 goto try_this_zone;
2555
2556                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2557                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2558                                 /*
2559                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2560                                  * and before considering the first zone allowed
2561                                  * by the cpuset.
2562                                  */
2563                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2564                                 zlc_active = 1;
2565                                 did_zlc_setup = 1;
2566                         }
2567
2568                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2569                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2570                                 goto this_zone_full;
2571
2572                         /*
2573                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2574                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2575                          */
2576                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2577                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2578                                 continue;
2579
2580                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2581                         switch (ret) {
2582                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2583                                 /* did not scan */
2584                                 continue;
2585                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2586                                 /* scanned but unreclaimable */
2587                                 continue;
2588                         default:
2589                                 /* did we reclaim enough */
2590                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2591                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2592                                         goto try_this_zone;
2593
2594                                 /*
2595                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2596                                  * Only mark the zone full if checking the min
2597                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2598                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2599                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2600                                  * when the watermark is between the low and
2601                                  * min watermarks.
2602                                  */
2603                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2604                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2605                                         goto this_zone_full;
2606
2607                                 continue;
2608                         }
2609                 }
2610
2611 try_this_zone:
2612                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2613                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2614                 if (page) {
2615                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2616                                 goto try_this_zone;
2617                         return page;
2618                 }
2619 this_zone_full:
2620                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2621                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2622         }
2623
2624         /*
2625          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2626          * local node.  However, the local node might have free pages left
2627          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2628          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2629          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2630          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2631          */
2632         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2633                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2634                 if (nr_fair_skipped) {
2635                         zonelist_rescan = true;
2636                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2637                 }
2638                 if (nr_online_nodes > 1)
2639                         zonelist_rescan = true;
2640         }
2641
2642         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2643                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2644                 zlc_active = 0;
2645                 zonelist_rescan = true;
2646         }
2647
2648         if (zonelist_rescan)
2649                 goto zonelist_scan;
2650
2651         return NULL;
2652 }
2653
2654 /*
2655  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2656  * meminfo in irq context.
2657  */
2658 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2659 {
2660         bool ret = false;
2661
2662 #if NODES_SHIFT > 8
2663         ret = in_interrupt();
2664 #endif
2665         return ret;
2666 }
2667
2668 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2669                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2670                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2671
2672 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2673 {
2674         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2675
2676         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2677             debug_guardpage_minorder() > 0)
2678                 return;
2679
2680         /*
2681          * This documents exceptions given to allocations in certain
2682          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2683          * of allowed nodes.
2684          */
2685         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2686                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2687                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2688                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2689         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2690                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2691
2692         if (fmt) {
2693                 struct va_format vaf;
2694                 va_list args;
2695
2696                 va_start(args, fmt);
2697
2698                 vaf.fmt = fmt;
2699                 vaf.va = &args;
2700
2701                 pr_warn("%pV", &vaf);
2702
2703                 va_end(args);
2704         }
2705
2706         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2707                 current->comm, order, gfp_mask);
2708
2709         dump_stack();
2710         if (!should_suppress_show_mem())
2711                 show_mem(filter);
2712 }
2713
2714 static inline struct page *
2715 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2716         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2717 {
2718         struct oom_control oc = {
2719                 .zonelist = ac->zonelist,
2720                 .nodemask = ac->nodemask,
2721                 .gfp_mask = gfp_mask,
2722                 .order = order,
2723         };
2724         struct page *page;
2725
2726         *did_some_progress = 0;
2727
2728         /*
2729          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2730          * making progress for us.
2731          */
2732         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2733                 *did_some_progress = 1;
2734                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2735                 return NULL;
2736         }
2737
2738         /*
2739          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2740          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2741          * we're still under heavy pressure.
2742          */
2743         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2744                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2745         if (page)
2746                 goto out;
2747
2748         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2749                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2750                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2751                         goto out;
2752                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2753                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2754                         goto out;
2755                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2756                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2757                         goto out;
2758                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2759                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2760                         /*
2761                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2762                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2763                          * keep looping as per tradition.
2764                          */
2765                         *did_some_progress = 1;
2766                         goto out;
2767                 }
2768                 if (pm_suspended_storage())
2769                         goto out;
2770                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2771                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2772                         goto out;
2773         }
2774         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2775         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2776                 *did_some_progress = 1;
2777 out:
2778         mutex_unlock(&oom_lock);
2779         return page;
2780 }
2781
2782 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2783 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2784 static struct page *
2785 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2786                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2787                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2788                 bool *deferred_compaction)
2789 {
2790         unsigned long compact_result;
2791         struct page *page;
2792
2793         if (!order)
2794                 return NULL;
2795
2796         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2797         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2798                                                 mode, contended_compaction);
2799         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2800
2801         switch (compact_result) {
2802         case COMPACT_DEFERRED:
2803                 *deferred_compaction = true;
2804                 /* fall-through */
2805         case COMPACT_SKIPPED:
2806                 return NULL;
2807         default:
2808                 break;
2809         }
2810
2811         /*
2812          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2813          * count a compaction stall
2814          */
2815         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2816
2817         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2818                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2819
2820         if (page) {
2821                 struct zone *zone = page_zone(page);
2822
2823                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2824                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2825                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2826                 return page;
2827         }
2828
2829         /*
2830          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2831          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2832          */
2833         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2834
2835         cond_resched();
2836
2837         return NULL;
2838 }
2839 #else
2840 static inline struct page *
2841 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2842                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2843                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2844                 bool *deferred_compaction)
2845 {
2846         return NULL;
2847 }
2848 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2849
2850 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2851 static int
2852 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2853                                         const struct alloc_context *ac)
2854 {
2855         struct reclaim_state reclaim_state;
2856         int progress;
2857
2858         cond_resched();
2859
2860         /* We now go into synchronous reclaim */
2861         cpuset_memory_pressure_bump();
2862         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2863         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2864         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2865         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2866
2867         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2868                                                                 ac->nodemask);
2869
2870         current->reclaim_state = NULL;
2871         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2872         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2873
2874         cond_resched();
2875
2876         return progress;
2877 }
2878
2879 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2880 static inline struct page *
2881 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2882                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2883                 unsigned long *did_some_progress)
2884 {
2885         struct page *page = NULL;
2886         bool drained = false;
2887
2888         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2889         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2890                 return NULL;
2891
2892         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2893         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2894                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2895
2896 retry:
2897         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2898                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2899
2900         /*
2901          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2902          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2903          */
2904         if (!page && !drained) {
2905                 drain_all_pages(NULL);
2906                 drained = true;
2907                 goto retry;
2908         }
2909
2910         return page;
2911 }
2912
2913 /*
2914  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2915  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2916  */
2917 static inline struct page *
2918 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2919                                 const struct alloc_context *ac)
2920 {
2921         struct page *page;
2922
2923         do {
2924                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2925                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2926
2927                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2928                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2929                                                                         HZ/50);
2930         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2931
2932         return page;
2933 }
2934
2935 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2936 {
2937         struct zoneref *z;
2938         struct zone *zone;
2939
2940         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2941                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2942                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2943 }
2944
2945 static inline int
2946 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2947 {
2948         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2949
2950         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2951         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2952
2953         /*
2954          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2955          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2956          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2957          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2958          */
2959         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2960
2961         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2962                 /*
2963                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2964                  * if it can't schedule.
2965                  */
2966                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2967                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2968                 /*
2969                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2970                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2971                  */
2972                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2973         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2974                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2975
2976         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2977                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2978                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2979                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2980                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2981                 else if (!in_interrupt() &&
2982                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2983                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2984                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2985         }
2986 #ifdef CONFIG_CMA
2987         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2988                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2989 #endif
2990         return alloc_flags;
2991 }
2992
2993 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2994 {
2995         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2996 }
2997
2998 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2999 {
3000         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3001 }
3002
3003 static inline struct page *
3004 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3005                                                 struct alloc_context *ac)
3006 {
3007         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3008         struct page *page = NULL;
3009         int alloc_flags;
3010         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3011         unsigned long did_some_progress;
3012         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3013         bool deferred_compaction = false;
3014         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3015
3016         /*
3017          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3018          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3019          * be using allocators in order of preference for an area that is
3020          * too large.
3021          */
3022         if (order >= MAX_ORDER) {
3023                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3024                 return NULL;
3025         }
3026
3027         /*
3028          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3029          * callers that are not in atomic context.
3030          */
3031         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3032                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3033                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3034
3035         /*
3036          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3037          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3038          * speculative node-specific allocation.
3039          */
3040         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3041                 goto nopage;
3042
3043 retry:
3044         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3045                 wake_all_kswapds(order, ac);
3046
3047         /*
3048          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3049          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3050          * to how we want to proceed.
3051          */
3052         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3053
3054         /*
3055          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3056          * cpusets.
3057          */
3058         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3059                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3060                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3061                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3062                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3063         }
3064
3065         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3066         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3067                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3068         if (page)
3069                 goto got_pg;
3070
3071         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3072         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3073                 /*
3074                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3075                  * the allocation is high priority and these type of
3076                  * allocations are system rather than user orientated
3077                  */
3078                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3079
3080                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3081
3082                 if (page) {
3083                         goto got_pg;
3084                 }
3085         }
3086
3087         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3088         if (!can_direct_reclaim) {
3089                 /*
3090                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3091                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3092                  * type of allocation to fail.
3093                  */
3094                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3095                 goto nopage;
3096         }
3097
3098         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3099         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3100                 goto nopage;
3101
3102         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3103         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3104                 goto nopage;
3105
3106         /*
3107          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3108          * attempts after direct reclaim are synchronous
3109          */
3110         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3111                                         migration_mode,
3112                                         &contended_compaction,
3113                                         &deferred_compaction);
3114         if (page)
3115                 goto got_pg;
3116
3117         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3118         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3119                 /*
3120                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3121                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3122                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3123                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3124                  * instead of entering direct reclaim.
3125                  */
3126                 if (deferred_compaction)
3127                         goto nopage;
3128
3129                 /*
3130                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3131                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3132                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3133                  * so we fallback to base pages instead.
3134                  */
3135                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3136                         goto nopage;
3137
3138                 /*
3139                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3140                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3141                  * khugepaged trying to collapse.
3142                  */
3143                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3144                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3145                         goto nopage;
3146         }
3147
3148         /*
3149          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3150          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3151          * khugepaged trying to collapse.
3152          */
3153         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3154                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3155
3156         /* Try direct reclaim and then allocating */
3157         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3158                                                         &did_some_progress);
3159         if (page)
3160                 goto got_pg;
3161
3162         /* Do not loop if specifically requested */
3163         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3164                 goto noretry;
3165
3166         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3167         pages_reclaimed += did_some_progress;
3168         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3169             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3170                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3171                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3172                 goto retry;
3173         }
3174
3175         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3176         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3177         if (page)
3178                 goto got_pg;
3179
3180         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3181         if (did_some_progress)
3182                 goto retry;
3183
3184 noretry:
3185         /*
3186          * High-order allocations do not necessarily loop after
3187          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3188          * being called after reclaim so call directly if necessary
3189          */
3190         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3191                                             ac, migration_mode,
3192                                             &contended_compaction,
3193                                             &deferred_compaction);
3194         if (page)
3195                 goto got_pg;
3196 nopage:
3197         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3198 got_pg:
3199         return page;
3200 }
3201
3202 /*
3203  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3204  */
3205 struct page *
3206 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3207                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3208 {
3209         struct zoneref *preferred_zoneref;
3210         struct page *page = NULL;
3211         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3212         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3213         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3214         struct alloc_context ac = {
3215                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3216                 .nodemask = nodemask,
3217                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3218         };
3219
3220         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3221
3222         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3223
3224         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3225
3226         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3227                 return NULL;
3228
3229         /*
3230          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3231          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3232          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3233          */
3234         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3235                 return NULL;
3236
3237         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3238                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3239
3240 retry_cpuset:
3241         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3242
3243         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3244         ac.zonelist = zonelist;
3245
3246         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3247         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3248
3249         /* The preferred zone is used for statistics later */
3250         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3251                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3252                                 &ac.preferred_zone);
3253         if (!ac.preferred_zone)
3254                 goto out;
3255         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3256
3257         /* First allocation attempt */
3258         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3259         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3260         if (unlikely(!page)) {
3261                 /*
3262                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3263                  * can deadlock because I/O on the device might not
3264                  * complete.
3265                  */
3266                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3267                 ac.spread_dirty_pages = false;
3268
3269                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3270         }
3271
3272         if (kmemcheck_enabled && page)
3273                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3274
3275         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3276
3277 out:
3278         /*
3279          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3280          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3281          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3282          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3283          */
3284         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3285                 goto retry_cpuset;
3286
3287         return page;
3288 }
3289 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3290
3291 /*
3292  * Common helper functions.
3293  */
3294 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3295 {
3296         struct page *page;
3297
3298         /*
3299          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3300          * a highmem page
3301          */
3302         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3303
3304         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3305         if (!page)
3306                 return 0;
3307         return (unsigned long) page_address(page);
3308 }
3309 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3310
3311 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3312 {
3313         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3314 }
3315 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3316
3317 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3318 {
3319         if (put_page_testzero(page)) {
3320                 if (order == 0)
3321                         free_hot_cold_page(page, false);
3322                 else
3323                         __free_pages_ok(page, order);
3324         }
3325 }
3326
3327 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3328
3329 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3330 {
3331         if (addr != 0) {
3332                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3333                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3334         }
3335 }
3336
3337 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3338
3339 /*
3340  * Page Fragment:
3341  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3342  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3343  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3344  *
3345  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3346  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3347  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3348  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3349  */
3350 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3351                                        gfp_t gfp_mask)
3352 {
3353         struct page *page = NULL;
3354         gfp_t gfp = gfp_mask;
3355
3356 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3357         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3358                     __GFP_NOMEMALLOC;
3359         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3360                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3361         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3362 #endif
3363         if (unlikely(!page))
3364                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3365
3366         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3367
3368         return page;
3369 }
3370
3371 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3372                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3373 {
3374         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3375         struct page *page;
3376         int offset;
3377
3378         if (unlikely(!nc->va)) {
3379 refill:
3380                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3381                 if (!page)
3382                         return NULL;
3383
3384 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3385                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3386                 size = nc->size;
3387 #endif
3388                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3389                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3390                  */
3391                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3392
3393                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3394                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3395                 nc->pagecnt_bias = size;
3396                 nc->offset = size;
3397         }
3398
3399         offset = nc->offset - fragsz;
3400         if (unlikely(offset < 0)) {
3401                 page = virt_to_page(nc->va);
3402
3403                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3404                         goto refill;
3405
3406 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3407                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3408                 size = nc->size;
3409 #endif
3410                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3411                 atomic_set(&page->_count, size);
3412
3413                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3414                 nc->pagecnt_bias = size;
3415                 offset = size - fragsz;
3416         }
3417
3418         nc->pagecnt_bias--;
3419         nc->offset = offset;
3420
3421         return nc->va + offset;
3422 }
3423 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3424
3425 /*
3426  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3427  */
3428 void __free_page_frag(void *addr)
3429 {
3430         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3431
3432         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3433                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3434 }
3435 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3436
3437 /*
3438  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3439  * of the current memory cgroup.
3440  *
3441  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3442  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3443  */
3444 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3445 {
3446         struct page *page;
3447
3448         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3449         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3450                 __free_pages(page, order);
3451                 page = NULL;
3452         }
3453         return page;
3454 }
3455
3456 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3457 {
3458         struct page *page;
3459
3460         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3461         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3462                 __free_pages(page, order);
3463                 page = NULL;
3464         }
3465         return page;
3466 }
3467
3468 /*
3469  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3470  * alloc_kmem_pages.
3471  */
3472 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3473 {
3474         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3475         __free_pages(page, order);
3476 }
3477
3478 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3479 {
3480         if (addr != 0) {
3481                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3482                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3483         }
3484 }
3485
3486 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3487 {
3488         if (addr) {
3489                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3490                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3491
3492                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3493                 while (used < alloc_end) {
3494                         free_page(used);
3495                         used += PAGE_SIZE;
3496                 }
3497         }
3498         return (void *)addr;
3499 }
3500
3501 /**
3502  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3503  * @size: the number of bytes to allocate
3504  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3505  *
3506  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3507  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3508  * allocate memory in power-of-two pages.
3509  *
3510  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3511  *
3512  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3513  */
3514 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3515 {
3516         unsigned int order = get_order(size);
3517         unsigned long addr;
3518
3519         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3520         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3521 }
3522 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3523
3524 /**
3525  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3526  *                         pages on a node.
3527  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3528  * @size: the number of bytes to allocate
3529  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3530  *
3531  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3532  * back.
3533  */
3534 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3535 {
3536         unsigned order = get_order(size);
3537         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3538         if (!p)
3539                 return NULL;
3540         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3541 }
3542
3543 /**
3544  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3545  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3546  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3547  *
3548  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3549  */
3550 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3551 {
3552         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3553         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3554
3555         while (addr < end) {
3556                 free_page(addr);
3557                 addr += PAGE_SIZE;
3558         }
3559 }
3560 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3561
3562 /**
3563  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3564  * @offset: The zone index of the highest zone
3565  *
3566  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3567  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3568  * zone, the number of pages is calculated as:
3569  *     managed_pages - high_pages
3570  */
3571 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3572 {
3573         struct zoneref *z;
3574         struct zone *zone;
3575
3576         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3577         unsigned long sum = 0;
3578
3579         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3580
3581         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3582                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3583                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3584                 if (size > high)
3585                         sum += size - high;
3586         }
3587
3588         return sum;
3589 }
3590
3591 /**
3592  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3593  *
3594  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3595  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3596  */
3597 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3598 {
3599         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3600 }
3601 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3602
3603 /**
3604  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3605  *
3606  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3607  * high watermark within all zones.
3608  */
3609 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3610 {
3611         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3612 }
3613
3614 static inline void show_node(struct zone *zone)
3615 {
3616         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3617                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3618 }
3619
3620 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3621 {
3622         val->totalram = totalram_pages;
3623         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3624         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3625         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3626         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3627         val->freehigh = nr_free_highpages();
3628         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3629 }
3630
3631 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3632
3633 #ifdef CONFIG_NUMA
3634 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3635 {
3636         int zone_type;          /* needs to be signed */
3637         unsigned long managed_pages = 0;
3638         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3639
3640         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3641                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3642         val->totalram = managed_pages;
3643         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3644         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3645 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3646         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3647         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3648                         NR_FREE_PAGES);
3649 #else
3650         val->totalhigh = 0;
3651         val->freehigh = 0;
3652 #endif
3653         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3654 }
3655 #endif
3656
3657 /*
3658  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3659  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3660  */
3661 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3662 {
3663         bool ret = false;
3664         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3665
3666         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3667                 goto out;
3668
3669         do {
3670                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3671                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3672         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3673 out:
3674         return ret;
3675 }
3676
3677 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3678
3679 static void show_migration_types(unsigned char type)
3680 {
3681         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3682                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3683                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3684                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3685                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3686 #ifdef CONFIG_CMA
3687                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3688 #endif
3689 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3690                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3691 #endif
3692         };
3693         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3694         char *p = tmp;
3695         int i;
3696
3697         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3698                 if (type & (1 << i))
3699                         *p++ = types[i];
3700         }
3701
3702         *p = '\0';
3703         printk("(%s) ", tmp);
3704 }
3705
3706 /*
3707  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3708  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3709  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3710  *
3711  * Bits in @filter:
3712  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3713  *   cpuset.
3714  */
3715 void show_free_areas(unsigned int filter)
3716 {
3717         unsigned long free_pcp = 0;
3718         int cpu;
3719         struct zone *zone;
3720
3721         for_each_populated_zone(zone) {
3722                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3723                         continue;
3724
3725                 for_each_online_cpu(cpu)
3726                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3727         }
3728
3729         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3730                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3731                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3732                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3733                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3734                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3735                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3736                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3737                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3738                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3739                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3740                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3741                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3742                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3743                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3744                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3745                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3746                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3747                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3748                 global_page_state(NR_SHMEM),
3749                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3750                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3751                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3752                 free_pcp,
3753                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3754
3755         for_each_populated_zone(zone) {
3756                 int i;
3757
3758                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3759                         continue;
3760
3761                 free_pcp = 0;
3762                 for_each_online_cpu(cpu)
3763                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3764
3765                 show_node(zone);
3766                 printk("%s"
3767                         " free:%lukB"
3768                         " min:%lukB"
3769                         " low:%lukB"
3770                         " high:%lukB"
3771                         " active_anon:%lukB"
3772                         " inactive_anon:%lukB"
3773                         " active_file:%lukB"
3774                         " inactive_file:%lukB"
3775                         " unevictable:%lukB"
3776                         " isolated(anon):%lukB"
3777                         " isolated(file):%lukB"
3778                         " present:%lukB"
3779                         " managed:%lukB"
3780                         " mlocked:%lukB"
3781                         " dirty:%lukB"
3782                         " writeback:%lukB"
3783                         " mapped:%lukB"
3784                         " shmem:%lukB"
3785                         " slab_reclaimable:%lukB"
3786                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3787                         " kernel_stack:%lukB"
3788                         " pagetables:%lukB"
3789                         " unstable:%lukB"
3790                         " bounce:%lukB"
3791                         " free_pcp:%lukB"
3792                         " local_pcp:%ukB"
3793                         " free_cma:%lukB"
3794                         " writeback_tmp:%lukB"
3795                         " pages_scanned:%lu"
3796                         " all_unreclaimable? %s"
3797                         "\n",
3798                         zone->name,
3799                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3800                         K(min_wmark_pages(zone)),
3801                         K(low_wmark_pages(zone)),
3802                         K(high_wmark_pages(zone)),
3803                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3804                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3805                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3806                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3807                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3808                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3809                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3810                         K(zone->present_pages),
3811                         K(zone->managed_pages),
3812                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3813                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3814                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3815                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3816                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3817                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3818                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3819                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3820                                 THREAD_SIZE / 1024,
3821                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3822                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3823                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3824                         K(free_pcp),
3825                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3826                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3827                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3828                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3829                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3830                         );
3831                 printk("lowmem_reserve[]:");
3832                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3833                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3834                 printk("\n");
3835         }
3836
3837         for_each_populated_zone(zone) {
3838                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3839                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3840
3841                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3842                         continue;
3843                 show_node(zone);
3844                 printk("%s: ", zone->name);
3845
3846                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3847                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3848                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3849                         int type;
3850
3851                         nr[order] = area->nr_free;
3852                         total += nr[order] << order;
3853
3854                         types[order] = 0;
3855                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3856                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3857                                         types[order] |= 1 << type;
3858                         }
3859                 }
3860                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3861                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3862                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3863                         if (nr[order])
3864                                 show_migration_types(types[order]);
3865                 }
3866                 printk("= %lukB\n", K(total));
3867         }
3868
3869         hugetlb_show_meminfo();
3870
3871         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3872
3873         show_swap_cache_info();
3874 }
3875
3876 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3877 {
3878         zoneref->zone = zone;
3879         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3880 }
3881
3882 /*
3883  * Builds allocation fallback zone lists.
3884  *
3885  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3886  */
3887 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3888                                 int nr_zones)
3889 {
3890         struct zone *zone;
3891         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3892
3893         do {
3894                 zone_type--;
3895                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3896                 if (populated_zone(zone)) {
3897                         zoneref_set_zone(zone,
3898                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3899                         check_highest_zone(zone_type);
3900                 }
3901         } while (zone_type);
3902
3903         return nr_zones;
3904 }
3905
3906
3907 /*
3908  *  zonelist_order:
3909  *  0 = automatic detection of better ordering.
3910  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3911  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3912  *
3913  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3914  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3915  */
3916 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3917 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3918 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3919
3920 /* zonelist order in the kernel.
3921  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3922  */
3923 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3924 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3925
3926
3927 #ifdef CONFIG_NUMA
3928 /* The value user specified ....changed by config */
3929 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3930 /* string for sysctl */
3931 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3932 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3933
3934 /*
3935  * interface for configure zonelist ordering.
3936  * command line option "numa_zonelist_order"
3937  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3938  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3939  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3940  */
3941
3942 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3943 {
3944         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3945                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3946         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3947                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3948         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3949                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3950         } else {
3951                 printk(KERN_WARNING
3952                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3953                         "%s\n", s);
3954                 return -EINVAL;
3955         }
3956         return 0;
3957 }
3958
3959 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3960 {
3961         int ret;
3962
3963         if (!s)
3964                 return 0;
3965
3966         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3967         if (ret == 0)
3968                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3969
3970         return ret;
3971 }
3972 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3973
3974 /*
3975  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3976  */
3977 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3978                 void __user *buffer, size_t *length,
3979                 loff_t *ppos)
3980 {
3981         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3982         int ret;
3983         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3984
3985         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3986         if (write) {
3987                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3988                         ret = -EINVAL;
3989                         goto out;
3990                 }
3991                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3992         }
3993         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3994         if (ret)
3995                 goto out;
3996         if (write) {
3997                 int oldval = user_zonelist_order;
3998
3999                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4000                 if (ret) {
4001                         /*
4002                          * bogus value.  restore saved string
4003                          */
4004                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4005                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4006                         user_zonelist_order = oldval;
4007                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4008                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4009                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4010                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4011                 }
4012         }
4013 out:
4014         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4015         return ret;
4016 }
4017
4018
4019 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4020 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4021
4022 /**
4023  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4024  * @node: node whose fallback list we're appending
4025  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4026  *
4027  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4028  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4029  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4030  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4031  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4032  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4033  * on them otherwise.
4034  * It returns -1 if no node is found.
4035  */
4036 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4037 {
4038         int n, val;
4039         int min_val = INT_MAX;
4040         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4041         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4042
4043         /* Use the local node if we haven't already */
4044         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4045                 node_set(node, *used_node_mask);
4046                 return node;
4047         }
4048
4049         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4050
4051                 /* Don't want a node to appear more than once */
4052                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4053                         continue;
4054
4055                 /* Use the distance array to find the distance */
4056                 val = node_distance(node, n);
4057
4058                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4059                 val += (n < node);
4060
4061                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4062                 tmp = cpumask_of_node(n);
4063                 if (!cpumask_empty(tmp))
4064                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4065
4066                 /* Slight preference for less loaded node */
4067                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4068                 val += node_load[n];
4069
4070                 if (val < min_val) {
4071                         min_val = val;
4072                         best_node = n;
4073                 }
4074         }
4075
4076         if (best_node >= 0)
4077                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4078
4079         return best_node;
4080 }
4081
4082
4083 /*
4084  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4085  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4086  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4087  */
4088 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4089 {
4090         int j;
4091         struct zonelist *zonelist;
4092
4093         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4094         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4095                 ;
4096         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4097         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4098         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4099 }
4100
4101 /*
4102  * Build gfp_thisnode zonelists
4103  */
4104 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4105 {
4106         int j;
4107         struct zonelist *zonelist;
4108
4109         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4110         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4111         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4112         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4113 }
4114
4115 /*
4116  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4117  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4118  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4119  * may still exist in local DMA zone.
4120  */
4121 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4122
4123 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4124 {
4125         int pos, j, node;
4126         int zone_type;          /* needs to be signed */
4127         struct zone *z;
4128         struct zonelist *zonelist;
4129
4130         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4131         pos = 0;
4132         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4133                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4134                         node = node_order[j];
4135                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4136                         if (populated_zone(z)) {
4137                                 zoneref_set_zone(z,
4138                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4139                                 check_highest_zone(zone_type);
4140                         }
4141                 }
4142         }
4143         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4144         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4145 }
4146
4147 #if defined(CONFIG_64BIT)
4148 /*
4149  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4150  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4151  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4152  */
4153 static int default_zonelist_order(void)
4154 {
4155         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4156 }
4157 #else
4158 /*
4159  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4160  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4161  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4162  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4163  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4164  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4165  */
4166 static int default_zonelist_order(void)
4167 {
4168         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4169 }
4170 #endif /* CONFIG_64BIT */
4171
4172 static void set_zonelist_order(void)
4173 {
4174         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4175                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4176         else
4177                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4178 }
4179
4180 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4181 {
4182         int j, node, load;
4183         enum zone_type i;
4184         nodemask_t used_mask;
4185         int local_node, prev_node;
4186         struct zonelist *zonelist;
4187         int order = current_zonelist_order;
4188
4189         /* initialize zonelists */
4190         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4191                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4192                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4193                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4194         }
4195
4196         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4197         local_node = pgdat->node_id;
4198         load = nr_online_nodes;
4199         prev_node = local_node;
4200         nodes_clear(used_mask);
4201
4202         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4203         j = 0;
4204
4205         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4206                 /*
4207                  * We don't want to pressure a particular node.
4208                  * So adding penalty to the first node in same
4209                  * distance group to make it round-robin.
4210                  */
4211                 if (node_distance(local_node, node) !=
4212                     node_distance(local_node, prev_node))
4213                         node_load[node] = load;
4214
4215                 prev_node = node;
4216                 load--;
4217                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4218                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4219                 else
4220                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4221         }
4222
4223         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4224                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4225                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4226         }
4227
4228         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4229 }
4230
4231 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
4232 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4233 {
4234         struct zonelist *zonelist;
4235         struct zonelist_cache *zlc;
4236         struct zoneref *z;
4237
4238         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4239         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
4240         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
4241         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
4242                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
4243 }
4244
4245 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4246 /*
4247  * Return node id of node used for "local" allocations.
4248  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4249  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4250  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4251  */
4252 int local_memory_node(int node)
4253 {
4254         struct zone *zone;
4255
4256         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4257                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4258                                    NULL,
4259                                    &zone);
4260         return zone->node;
4261 }
4262 #endif
4263
4264 #else   /* CONFIG_NUMA */
4265
4266 static void set_zonelist_order(void)
4267 {
4268         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4269 }
4270
4271 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4272 {
4273         int node, local_node;
4274         enum zone_type j;
4275         struct zonelist *zonelist;
4276
4277         local_node = pgdat->node_id;
4278
4279         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4280         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4281
4282         /*
4283          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4284          * of all the other nodes.
4285          * We don't want to pressure a particular node, so when
4286          * building the zones for node N, we make sure that the
4287          * zones coming right after the local ones are those from
4288          * node N+1 (modulo N)
4289          */
4290         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4291                 if (!node_online(node))
4292                         continue;
4293                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4294         }
4295         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4296                 if (!node_online(node))
4297                         continue;
4298                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4299         }
4300
4301         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4302         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4303 }
4304
4305 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
4306 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
4307 {
4308         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
4309 }
4310
4311 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4312
4313 /*
4314  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4315  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4316  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4317  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4318  * with interrupts disabled.
4319  *
4320  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4321  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4322  * hotplugged processors.
4323  *
4324  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4325  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4326  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4327  */
4328 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4329 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4330 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4331
4332 /*
4333  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4334  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4335  */
4336 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4337
4338 /* return values int ....just for stop_machine() */
4339 static int __build_all_zonelists(void *data)
4340 {
4341         int nid;
4342         int cpu;
4343         pg_data_t *self = data;
4344
4345 #ifdef CONFIG_NUMA
4346         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4347 #endif
4348
4349         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4350                 build_zonelists(self);
4351                 build_zonelist_cache(self);
4352         }
4353
4354         for_each_online_node(nid) {
4355                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4356
4357                 build_zonelists(pgdat);
4358                 build_zonelist_cache(pgdat);
4359         }
4360
4361         /*
4362          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4363          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4364          * each zone will be allocated later when the per cpu
4365          * allocator is available.
4366          *
4367          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4368          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4369          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4370          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4371          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4372          * (a chicken-egg dilemma).
4373          */
4374         for_each_possible_cpu(cpu) {
4375                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4376
4377 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4378                 /*
4379                  * We now know the "local memory node" for each node--
4380                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4381                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4382                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4383                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4384                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4385                  */
4386                 if (cpu_online(cpu))
4387                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4388 #endif
4389         }
4390
4391         return 0;
4392 }
4393
4394 static noinline void __init
4395 build_all_zonelists_init(void)
4396 {
4397         __build_all_zonelists(NULL);
4398         mminit_verify_zonelist();
4399         cpuset_init_current_mems_allowed();
4400 }
4401
4402 /*
4403  * Called with zonelists_mutex held always
4404  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4405  *
4406  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4407  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4408  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4409  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4410  */
4411 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4412 {
4413         set_zonelist_order();
4414
4415         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4416                 build_all_zonelists_init();
4417         } else {
4418 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4419                 if (zone)
4420                         setup_zone_pageset(zone);
4421 #endif
4422                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4423                    of zonelist */
4424                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4425                 /* cpuset refresh routine should be here */
4426         }
4427         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4428         /*
4429          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4430          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4431          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4432          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4433          * disabled and enable it later
4434          */
4435         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4436                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4437         else
4438                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4439
4440         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4441                 "Total pages: %ld\n",
4442                         nr_online_nodes,
4443                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4444                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4445                         vm_total_pages);
4446 #ifdef CONFIG_NUMA
4447         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4448 #endif
4449 }
4450
4451 /*
4452  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4453  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4454  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4455  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4456  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4457  * conservative, even though it seems large.
4458  *
4459  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4460  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4461  */
4462 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4463
4464 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4465 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4466 {
4467         unsigned long size = 1;
4468
4469         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4470
4471         while (size < pages)
4472                 size <<= 1;
4473
4474         /*
4475          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4476          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4477          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4478          */
4479         size = min(size, 4096UL);
4480
4481         return max(size, 4UL);
4482 }
4483 #else
4484 /*
4485  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4486  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4487  *
4488  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4489  *
4490  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4491  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4492  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4493  *
4494  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4495  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4496  *
4497  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4498  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4499  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4500  */
4501 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4502 {
4503         return 4096UL;
4504 }
4505 #endif
4506
4507 /*
4508  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4509  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4510  * hash function before the remainder is taken.
4511  */
4512 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4513 {
4514         return ffz(~size);
4515 }
4516
4517 /*
4518  * Check if a pageblock contains reserved pages
4519  */
4520 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4521 {
4522         unsigned long pfn;
4523
4524         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4525                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4526                         return 1;
4527         }
4528         return 0;
4529 }
4530
4531 /*
4532  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4533  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4534  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4535  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4536  * blocks as reclaim kicks in
4537  */
4538 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4539 {
4540         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4541         struct page *page;
4542         unsigned long block_migratetype;
4543         int reserve;
4544         int old_reserve;
4545
4546         /*
4547          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4548          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4549          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4550          * the block.
4551          */
4552         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4553         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4554         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4555         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4556                                                         pageblock_order;
4557
4558         /*
4559          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4560          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4561          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4562          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4563          * future allocation of hugepages at runtime.
4564          */
4565         reserve = min(2, reserve);
4566         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4567
4568         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4569         if (reserve == old_reserve)
4570                 return;
4571         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4572
4573         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4574                 if (!early_page_nid_uninitialised(pfn, zone_to_nid(zone)))
4575                         return;
4576
4577                 if (!pfn_valid(pfn))
4578                         continue;
4579                 page = pfn_to_page(pfn);
4580
4581                 /* Watch out for overlapping nodes */
4582                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4583                         continue;
4584
4585                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4586
4587                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4588                 if (reserve > 0) {
4589                         /*
4590                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4591                          * them.
4592                          */
4593                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4594                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4595                                 continue;
4596
4597                         /* If this block is reserved, account for it */
4598                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4599                                 reserve--;
4600                                 continue;
4601                         }
4602
4603                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4604                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4605                                 set_pageblock_migratetype(page,
4606                                                         MIGRATE_RESERVE);
4607                                 move_freepages_block(zone, page,
4608                                                         MIGRATE_RESERVE);
4609                                 reserve--;
4610                                 continue;
4611                         }
4612                 } else if (!old_reserve) {
4613                         /*
4614                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4615                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4616                          */
4617                         break;
4618                 }
4619
4620                 /*
4621                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4622                  * take it back
4623                  */
4624                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4625                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4626                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4627                 }
4628         }
4629 }
4630
4631 /*
4632  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4633  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4634  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4635  */
4636 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4637                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4638 {
4639         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4640         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4641         unsigned long pfn;
4642         struct zone *z;
4643         unsigned long nr_initialised = 0;
4644
4645         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4646                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4647
4648         z = &pgdat->node_zones[zone];
4649         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4650                 /*
4651                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4652                  * handed to this function.  They do not
4653                  * exist on hotplugged memory.
4654                  */
4655                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4656                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4657                                 continue;
4658                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4659                                 continue;
4660                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4661                                                 &nr_initialised))
4662                                 break;
4663                 }
4664
4665                 /*
4666                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4667                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4668                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4669                  * the address space during boot when many long-lived
4670                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4671                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4672                  * setup_zone_migrate_reserve()
4673                  *
4674                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4675                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4676                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4677                  * pfn out of zone.
4678                  */
4679                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4680                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4681
4682                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4683                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4684                 } else {
4685                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4686                 }
4687         }
4688 }
4689
4690 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4691 {
4692         unsigned int order, t;
4693         for_each_migratetype_order(order, t) {
4694                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4695                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4696         }
4697 }
4698
4699 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4700 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4701         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4702 #endif
4703
4704 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4705 {
4706 #ifdef CONFIG_MMU
4707         int batch;
4708
4709         /*
4710          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4711          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4712          *
4713          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4714          */
4715         batch = zone->managed_pages / 1024;
4716         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4717                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4718         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4719         if (batch < 1)
4720                 batch = 1;
4721
4722         /*
4723          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4724          * of 2 value was found to be more likely to have
4725          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4726          *
4727          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4728          * batches of pages, one task can end up with a lot
4729          * of pages of one half of the possible page colors
4730          * and the other with pages of the other colors.
4731          */
4732         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4733
4734         return batch;
4735
4736 #else
4737         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4738          * conditions.
4739          *
4740          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4741          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4742          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4743          *
4744          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4745          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4746          * can be a significant delay between the individual batches being
4747          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4748          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4749          */
4750         return 0;
4751 #endif
4752 }
4753
4754 /*
4755  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4756  * ->batch must never be higher then ->high.
4757  * The following function updates them in a safe manner without read side
4758  * locking.
4759  *
4760  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4761  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4762  *
4763  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4764  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4765  * exist).
4766  */
4767 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4768                 unsigned long batch)
4769 {
4770        /* start with a fail safe value for batch */
4771         pcp->batch = 1;
4772         smp_wmb();
4773
4774        /* Update high, then batch, in order */
4775         pcp->high = high;
4776         smp_wmb();
4777
4778         pcp->batch = batch;
4779 }
4780
4781 /* a companion to pageset_set_high() */
4782 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4783 {
4784         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4785 }
4786
4787 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4788 {
4789         struct per_cpu_pages *pcp;
4790         int migratetype;
4791
4792         memset(p, 0, sizeof(*p));
4793
4794         pcp = &p->pcp;
4795         pcp->count = 0;
4796         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4797                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4798 }
4799
4800 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4801 {
4802         pageset_init(p);
4803         pageset_set_batch(p, batch);
4804 }
4805
4806 /*
4807  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4808  * to the value high for the pageset p.
4809  */
4810 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4811                                 unsigned long high)
4812 {
4813         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4814         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4815                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4816
4817         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4818 }
4819
4820 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4821                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4822 {
4823         if (percpu_pagelist_fraction)
4824                 pageset_set_high(pcp,
4825                         (zone->managed_pages /
4826                                 percpu_pagelist_fraction));
4827         else
4828                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4829 }
4830
4831 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4832 {
4833         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4834
4835         pageset_init(pcp);
4836         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4837 }
4838
4839 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4840 {
4841         int cpu;
4842         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4843         for_each_possible_cpu(cpu)
4844                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4845 }
4846
4847 /*
4848  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4849  * Before this call only boot pagesets were available.
4850  */
4851 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4852 {
4853         struct zone *zone;
4854
4855         for_each_populated_zone(zone)
4856                 setup_zone_pageset(zone);
4857 }
4858
4859 static noinline __init_refok
4860 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4861 {
4862         int i;
4863         size_t alloc_size;
4864
4865         /*
4866          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4867          * per zone.
4868          */
4869         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4870                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4871         zone->wait_table_bits =
4872                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4873         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4874                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4875
4876         if (!slab_is_available()) {
4877                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4878                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4879                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4880         } else {
4881                 /*
4882                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4883                  * via memory hot-add.
4884                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4885                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4886                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4887                  * node itself as well.
4888                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4889                  * necessary.
4890                  */
4891                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4892         }
4893         if (!zone->wait_table)
4894                 return -ENOMEM;
4895
4896         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4897                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4898
4899         return 0;
4900 }
4901
4902 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4903 {
4904         /*
4905          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4906          * relies on the ability of the linker to provide the
4907          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4908          */
4909         zone->pageset = &boot_pageset;
4910
4911         if (populated_zone(zone))
4912                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4913                         zone->name, zone->present_pages,
4914                                          zone_batchsize(zone));
4915 }
4916
4917 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4918                                         unsigned long zone_start_pfn,
4919                                         unsigned long size)
4920 {
4921         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4922         int ret;
4923         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4924         if (ret)
4925                 return ret;
4926         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4927
4928         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4929
4930         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4931                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4932                         pgdat->node_id,
4933                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4934                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4935
4936         zone_init_free_lists(zone);
4937
4938         return 0;
4939 }
4940
4941 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4942 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4943
4944 /*
4945  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4946  */
4947 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4948                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4949 {
4950         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4951         int nid;
4952
4953         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4954                 return state->last_nid;
4955
4956         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4957         if (nid != -1) {
4958                 state->last_start = start_pfn;
4959                 state->last_end = end_pfn;
4960                 state->last_nid = nid;
4961         }
4962
4963         return nid;
4964 }
4965 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4966
4967 /**
4968  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4969  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4970  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4971  *
4972  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4973  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4974  * memblock_free_early_nid() manually.
4975  */
4976 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4977 {
4978         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4979         int i, this_nid;
4980
4981         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4982                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4983                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4984
4985                 if (start_pfn < end_pfn)
4986                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4987                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4988                                         this_nid);
4989         }
4990 }
4991
4992 /**
4993  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4994  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4995  *
4996  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4997  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4998  */
4999 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5000 {
5001         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5002         int i, this_nid;
5003
5004         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5005                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5006 }
5007
5008 /**
5009  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5010  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5011  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5012  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5013  *
5014  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5015  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5016  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5017  * PFNs will be 0.
5018  */
5019 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5020                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5021 {
5022         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5023         int i;
5024
5025         *start_pfn = -1UL;
5026         *end_pfn = 0;
5027
5028         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5029                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5030                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5031         }
5032
5033         if (*start_pfn == -1UL)
5034                 *start_pfn = 0;
5035 }
5036
5037 /*
5038  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5039  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5040  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5041  */
5042 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5043 {
5044         int zone_index;
5045         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5046                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5047                         continue;
5048
5049                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5050                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5051                         break;
5052         }
5053
5054         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5055         movable_zone = zone_index;
5056 }
5057
5058 /*
5059  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5060  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5061  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5062  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5063  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5064  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5065  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5066  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5067  */
5068 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5069                                         unsigned long zone_type,
5070                                         unsigned long node_start_pfn,
5071                                         unsigned long node_end_pfn,
5072                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5073                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5074 {
5075         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5076         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5077                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5078                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5079                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5080                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5081                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5082
5083                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5084                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5085                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5086                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5087
5088                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5089                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5090                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5091         }
5092 }
5093
5094 /*
5095  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5096  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5097  */
5098 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5099                                         unsigned long zone_type,
5100                                         unsigned long node_start_pfn,
5101                                         unsigned long node_end_pfn,
5102                                         unsigned long *ignored)
5103 {
5104         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5105
5106         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5107         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5108                 return 0;
5109
5110         /* Get the start and end of the zone */
5111         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5112         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5113         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5114                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5115                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5116
5117         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5118         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
5119                 return 0;
5120
5121         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5122         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
5123         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
5124
5125         /* Return the spanned pages */
5126         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
5127 }
5128
5129 /*
5130  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5131  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5132  */
5133 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5134                                 unsigned long range_start_pfn,
5135                                 unsigned long range_end_pfn)
5136 {
5137         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5138         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5139         int i;
5140
5141         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5142                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5143                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5144                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5145         }
5146         return nr_absent;
5147 }
5148
5149 /**
5150  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5151  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5152  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5153  *
5154  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5155  */
5156 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5157                                                         unsigned long end_pfn)
5158 {
5159         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5160 }
5161
5162 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5163 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5164                                         unsigned long zone_type,
5165                                         unsigned long node_start_pfn,
5166                                         unsigned long node_end_pfn,
5167                                         unsigned long *ignored)
5168 {
5169         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5170         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5171         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5172
5173         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5174         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5175                 return 0;
5176
5177         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5178         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5179
5180         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5181                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5182                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5183         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5184 }
5185
5186 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5187 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5188                                         unsigned long zone_type,
5189                                         unsigned long node_start_pfn,
5190                                         unsigned long node_end_pfn,
5191                                         unsigned long *zones_size)
5192 {
5193         return zones_size[zone_type];
5194 }
5195
5196 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5197                                                 unsigned long zone_type,
5198                                                 unsigned long node_start_pfn,
5199                                                 unsigned long node_end_pfn,
5200                                                 unsigned long *zholes_size)
5201 {
5202         if (!zholes_size)
5203                 return 0;
5204
5205         return zholes_size[zone_type];
5206 }
5207
5208 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5209
5210 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5211                                                 unsigned long node_start_pfn,
5212                                                 unsigned long node_end_pfn,
5213                                                 unsigned long *zones_size,
5214                                                 unsigned long *zholes_size)
5215 {
5216         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5217         enum zone_type i;
5218
5219         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5220                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5221                 unsigned long size, real_size;
5222
5223                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5224                                                   node_start_pfn,
5225                                                   node_end_pfn,
5226                                                   zones_size);
5227                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5228                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5229                                                   zholes_size);
5230                 zone->spanned_pages = size;
5231                 zone->present_pages = real_size;
5232
5233                 totalpages += size;
5234                 realtotalpages += real_size;
5235         }
5236
5237         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5238         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5239         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5240                                                         realtotalpages);
5241 }
5242
5243 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5244 /*
5245  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5246  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5247  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5248  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5249  * bytes.
5250  */
5251 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5252 {
5253         unsigned long usemapsize;
5254
5255         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5256         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5257         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5258         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5259         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5260
5261         return usemapsize / 8;
5262 }
5263
5264 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5265                                 struct zone *zone,
5266                                 unsigned long zone_start_pfn,
5267                                 unsigned long zonesize)
5268 {
5269         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5270         zone->pageblock_flags = NULL;
5271         if (usemapsize)
5272                 zone->pageblock_flags =
5273                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5274                                                          pgdat->node_id);
5275 }
5276 #else
5277 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5278                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5279 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5280
5281 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5282
5283 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5284 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5285 {
5286         unsigned int order;
5287
5288         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5289         if (pageblock_order)
5290                 return;
5291
5292         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5293                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5294         else
5295                 order = MAX_ORDER - 1;
5296
5297         /*
5298          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5299          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5300          * powerpc.
5301          */
5302         pageblock_order = order;
5303 }
5304 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5305
5306 /*
5307  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5308  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5309  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5310  * the kernel config
5311  */
5312 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5313 {
5314 }
5315
5316 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5317
5318 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5319                                                    unsigned long present_pages)
5320 {
5321         unsigned long pages = spanned_pages;
5322
5323         /*
5324          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5325          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5326          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5327          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5328          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5329          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5330          */
5331         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5332             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5333                 pages = present_pages;
5334
5335         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5336 }
5337
5338 /*
5339  * Set up the zone data structures:
5340  *   - mark all pages reserved
5341  *   - mark all memory queues empty
5342  *   - clear the memory bitmaps
5343  *
5344  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5345  */
5346 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5347 {
5348         enum zone_type j;
5349         int nid = pgdat->node_id;
5350         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5351         int ret;
5352
5353         pgdat_resize_init(pgdat);
5354 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5355         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5356         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5357         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5358 #endif
5359         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5360         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5361         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5362
5363         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5364                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5365                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5366
5367                 size = zone->spanned_pages;
5368                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5369
5370                 /*
5371                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5372                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5373                  * and per-cpu initialisations
5374                  */
5375                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5376                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5377                         if (freesize >= memmap_pages) {
5378                                 freesize -= memmap_pages;
5379                                 if (memmap_pages)
5380                                         printk(KERN_DEBUG
5381                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5382                                                zone_names[j], memmap_pages);
5383                         } else
5384                                 printk(KERN_WARNING
5385                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5386                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5387                 }
5388
5389                 /* Account for reserved pages */
5390                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5391                         freesize -= dma_reserve;
5392                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5393                                         zone_names[0], dma_reserve);
5394                 }
5395
5396                 if (!is_highmem_idx(j))
5397                         nr_kernel_pages += freesize;
5398                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5399                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5400                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5401                 nr_all_pages += freesize;
5402
5403                 /*
5404                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5405                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5406                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5407                  */
5408                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5409 #ifdef CONFIG_NUMA
5410                 zone->node = nid;
5411                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5412                                                 / 100;
5413                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5414 #endif
5415                 zone->name = zone_names[j];
5416                 spin_lock_init(&zone->lock);
5417                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5418                 zone_seqlock_init(zone);
5419                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5420                 zone_pcp_init(zone);
5421
5422                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5423                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5424
5425                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5426                 if (!size)
5427                         continue;
5428
5429                 set_pageblock_order();
5430                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5431                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5432                 BUG_ON(ret);
5433                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5434                 zone_start_pfn += size;
5435         }
5436 }
5437
5438 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5439 {
5440         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5441
5442         /* Skip empty nodes */
5443         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5444                 return;
5445
5446 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5447         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5448         if (!pgdat->node_mem_map) {
5449                 unsigned long size, start, end;
5450                 struct page *map;
5451
5452                 /*
5453                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5454                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5455                  * for the buddy allocator to function correctly.
5456                  */
5457                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5458                 offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5459                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5460                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5461                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5462                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5463                 if (!map)
5464                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5465                                                                pgdat->node_id);
5466                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5467         }
5468 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5469         /*
5470          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5471          */
5472         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5473                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5474 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5475                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5476                         mem_map -= offset;
5477 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5478         }
5479 #endif
5480 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5481 }
5482
5483 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5484                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5485 {
5486         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5487         unsigned long start_pfn = 0;
5488         unsigned long end_pfn = 0;
5489
5490         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5491         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5492
5493         reset_deferred_meminit(pgdat);
5494         pgdat->node_id = nid;
5495         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5496 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5497         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5498         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5499                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5500                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5501 #endif
5502         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5503                                   zones_size, zholes_size);
5504
5505         alloc_node_mem_map(pgdat);
5506 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5507         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5508                 nid, (unsigned long)pgdat,
5509                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5510 #endif
5511
5512         free_area_init_core(pgdat);
5513 }
5514
5515 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5516
5517 #if MAX_NUMNODES > 1
5518 /*
5519  * Figure out the number of possible node ids.
5520  */
5521 void __init setup_nr_node_ids(void)
5522 {
5523         unsigned int highest;
5524
5525         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5526         nr_node_ids = highest + 1;
5527 }
5528 #endif
5529
5530 /**
5531  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5532  *
5533  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5534  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5535  * all the nodes.
5536  *
5537  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5538  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5539  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5540  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5541  *
5542  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5543  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5544  * populated node map.
5545  *
5546  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5547  * requirement (single node).
5548  */
5549 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5550 {
5551         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5552         unsigned long start, end, mask;
5553         int last_nid = -1;
5554         int i, nid;
5555
5556         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5557                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5558                         last_nid = nid;
5559                         last_end = end;
5560                         continue;
5561                 }
5562
5563                 /*
5564                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5565                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5566                  * too coarse to separate the current node from the last.
5567                  */
5568                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5569                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5570                         mask <<= 1;
5571
5572                 /* accumulate all internode masks */
5573                 accl_mask |= mask;
5574         }
5575
5576         /* convert mask to number of pages */
5577         return ~accl_mask + 1;
5578 }
5579
5580 /* Find the lowest pfn for a node */
5581 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5582 {
5583         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5584         unsigned long start_pfn;
5585         int i;
5586
5587         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5588                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5589
5590         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5591                 printk(KERN_WARNING
5592                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5593                 return 0;
5594         }
5595
5596         return min_pfn;
5597 }
5598
5599 /**
5600  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5601  *
5602  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5603  * memblock_set_node().
5604  */
5605 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5606 {
5607         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5608 }
5609
5610 /*
5611  * early_calculate_totalpages()
5612  * Sum pages in active regions for movable zone.
5613  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5614  */
5615 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5616 {
5617         unsigned long totalpages = 0;
5618         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5619         int i, nid;
5620
5621         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5622                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5623
5624                 totalpages += pages;
5625                 if (pages)
5626                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5627         }
5628         return totalpages;
5629 }
5630
5631 /*
5632  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5633  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5634  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5635  * others
5636  */
5637 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5638 {
5639         int i, nid;
5640         unsigned long usable_startpfn;
5641         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5642         /* save the state before borrow the nodemask */
5643         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5644         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5645         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5646         struct memblock_region *r;
5647
5648         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5649         find_usable_zone_for_movable();
5650
5651         /*
5652          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5653          * options.
5654          */
5655         if (movable_node_is_enabled()) {
5656                 for_each_memblock(memory, r) {
5657                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5658                                 continue;
5659
5660                         nid = r->nid;
5661
5662                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5663                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5664                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5665                                 usable_startpfn;
5666                 }
5667
5668                 goto out2;
5669         }
5670
5671         /*
5672          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5673          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5674          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5675          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5676          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5677          * what movablecore would have allowed.
5678          */
5679         if (required_movablecore) {
5680                 unsigned long corepages;
5681
5682                 /*
5683                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5684                  * was requested by the user
5685                  */
5686                 required_movablecore =
5687                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5688                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5689                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5690
5691                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5692         }
5693
5694         /*
5695          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5696          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5697          */
5698         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5699                 goto out;
5700
5701         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5702         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5703
5704 restart:
5705         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5706         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5707         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5708                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5709
5710                 /*
5711                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5712                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5713                  * amount of memory for the kernel
5714                  */
5715                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5716                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5717
5718                 /*
5719                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5720                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5721                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5722                  */
5723                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5724
5725                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5726                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5727                         unsigned long size_pages;
5728
5729                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5730                         if (start_pfn >= end_pfn)
5731                                 continue;
5732
5733                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5734                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5735                                 unsigned long kernel_pages;
5736                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5737                                                                 - start_pfn;
5738
5739                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5740                                                         kernelcore_remaining);
5741                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5742                                                         required_kernelcore);
5743
5744                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5745                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5746
5747                                         /*
5748                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5749                                          * that if we have to rebalance
5750                                          * kernelcore across nodes, we will
5751                                          * not double account here
5752                                          */
5753                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5754                                         continue;
5755                                 }
5756                                 start_pfn = usable_startpfn;
5757                         }
5758
5759                         /*
5760                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5761                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5762                          * number of pages used as kernelcore
5763                          */
5764                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5765                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5766                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5767                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5768
5769                         /*
5770                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5771                          * break if the kernelcore for this node has been
5772                          * satisfied
5773                          */
5774                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5775                                                                 size_pages);
5776                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5777                         if (!kernelcore_remaining)
5778                                 break;
5779                 }
5780         }
5781
5782         /*
5783          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5784          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5785          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5786          * satisfied
5787          */
5788         usable_nodes--;
5789         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5790                 goto restart;
5791
5792 out2:
5793         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5794         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5795                 zone_movable_pfn[nid] =
5796                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5797
5798 out:
5799         /* restore the node_state */
5800         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5801 }
5802
5803 /* Any regular or high memory on that node ? */
5804 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5805 {
5806         enum zone_type zone_type;
5807
5808         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5809                 return;
5810
5811         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5812                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5813                 if (populated_zone(zone)) {
5814                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5815                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5816                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5817                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5818                         break;
5819                 }
5820         }
5821 }
5822
5823 /**
5824  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5825  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5826  *
5827  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5828  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5829  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5830  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5831  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5832  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5833  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5834  * at arch_max_dma_pfn.
5835  */
5836 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5837 {
5838         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5839         int i, nid;
5840
5841         /* Record where the zone boundaries are */
5842         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5843                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5844         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5845                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5846         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5847         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5848         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5849                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5850                         continue;
5851                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5852                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5853                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5854                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5855         }
5856         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5857         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5858
5859         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5860         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5861         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5862
5863         /* Print out the zone ranges */
5864         pr_info("Zone ranges:\n");
5865         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5866                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5867                         continue;
5868                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5869                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5870                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5871                         pr_cont("empty\n");
5872                 else
5873                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5874                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5875                                         << PAGE_SHIFT,
5876                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5877                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5878         }
5879
5880         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5881         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5882         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5883                 if (zone_movable_pfn[i])
5884                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5885                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5886         }
5887
5888         /* Print out the early node map */
5889         pr_info("Early memory node ranges\n");
5890         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5891                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5892                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5893                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5894
5895         /* Initialise every node */
5896         mminit_verify_pageflags_layout();
5897         setup_nr_node_ids();
5898         for_each_online_node(nid) {
5899                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5900                 free_area_init_node(nid, NULL,
5901                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5902
5903                 /* Any memory on that node */
5904                 if (pgdat->node_present_pages)
5905                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5906                 check_for_memory(pgdat, nid);
5907         }
5908 }
5909
5910 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5911 {
5912         unsigned long long coremem;
5913         if (!p)
5914                 return -EINVAL;
5915
5916         coremem = memparse(p, &p);
5917         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5918
5919         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5920         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5921
5922         return 0;
5923 }
5924
5925 /*
5926  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5927  * cannot be reclaimed or migrated.
5928  */
5929 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5930 {
5931         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5932 }
5933
5934 /*
5935  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5936  * can be reclaimed or migrated.
5937  */
5938 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5939 {
5940         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5941 }
5942
5943 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5944 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5945
5946 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5947
5948 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5949 {
5950         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5951         page_zone(page)->managed_pages += count;
5952         totalram_pages += count;
5953 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5954         if (PageHighMem(page))
5955                 totalhigh_pages += count;
5956 #endif
5957         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5958 }
5959 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5960
5961 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5962 {
5963         void *pos;
5964         unsigned long pages = 0;
5965
5966         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5967         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5968         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5969                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5970                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5971                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5972         }
5973
5974         if (pages && s)
5975                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5976                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5977
5978         return pages;
5979 }
5980 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5981
5982 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5983 void free_highmem_page(struct page *page)
5984 {
5985         __free_reserved_page(page);
5986         totalram_pages++;
5987         page_zone(page)->managed_pages++;
5988         totalhigh_pages++;
5989 }
5990 #endif
5991
5992
5993 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5994 {
5995         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5996         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5997
5998         physpages = get_num_physpages();
5999         codesize = _etext - _stext;
6000         datasize = _edata - _sdata;
6001         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6002         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6003         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6004         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6005
6006         /*
6007          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6008          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6009          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6010          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6011          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6012          */
6013 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6014         do { \
6015                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6016                         size -= adj; \
6017         } while (0)
6018
6019         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6020                      _sinittext, init_code_size);
6021         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6022         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6023         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6024         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6025
6026 #undef  adj_init_size
6027
6028         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6029                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6030                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6031 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6032                ", %luK highmem"
6033 #endif
6034                "%s%s)\n",
6035                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6036                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6037                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6038                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6039                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6040 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6041                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6042 #endif
6043                str ? ", " : "", str ? str : "");
6044 }
6045
6046 /**
6047  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6048  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6049  *
6050  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6051  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6052  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6053  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6054  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6055  * smaller per-cpu batchsize.
6056  */
6057 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6058 {
6059         dma_reserve = new_dma_reserve;
6060 }
6061
6062 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6063 {
6064         free_area_init_node(0, zones_size,
6065                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6066 }
6067
6068 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6069                                  unsigned long action, void *hcpu)
6070 {
6071         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6072
6073         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6074                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6075                 drain_pages(cpu);
6076
6077                 /*
6078                  * Spill the event counters of the dead processor
6079                  * into the current processors event counters.
6080                  * This artificially elevates the count of the current
6081                  * processor.
6082                  */
6083                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6084
6085                 /*
6086                  * Zero the differential counters of the dead processor
6087                  * so that the vm statistics are consistent.
6088                  *
6089                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6090                  * race with what we are doing.
6091                  */
6092                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6093         }
6094         return NOTIFY_OK;
6095 }
6096
6097 void __init page_alloc_init(void)
6098 {
6099         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6100 }
6101
6102 /*
6103  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6104  *      or min_free_kbytes changes.
6105  */
6106 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6107 {
6108         struct pglist_data *pgdat;
6109         unsigned long reserve_pages = 0;
6110         enum zone_type i, j;
6111
6112         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6113                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6114                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6115                         long max = 0;
6116
6117                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6118                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6119                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6120                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6121                         }
6122
6123                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6124                         max += high_wmark_pages(zone);
6125
6126                         if (max > zone->managed_pages)
6127                                 max = zone->managed_pages;
6128                         reserve_pages += max;
6129                         /*
6130                          * Lowmem reserves are not available to
6131                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
6132                          * kswapd tries to balance zones to their high
6133                          * watermark.  As a result, neither should be
6134                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
6135                          * situation where reclaim has to clean pages
6136                          * in order to balance the zones.
6137                          */
6138                         zone->dirty_balance_reserve = max;
6139                 }
6140         }
6141         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
6142         totalreserve_pages = reserve_pages;
6143 }
6144
6145 /*
6146  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6147  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6148  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6149  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6150  */
6151 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6152 {
6153         struct pglist_data *pgdat;
6154         enum zone_type j, idx;
6155
6156         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6157                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6158                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6159                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6160
6161                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6162
6163                         idx = j;
6164                         while (idx) {
6165                                 struct zone *lower_zone;
6166
6167                                 idx--;
6168
6169                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6170                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6171
6172                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6173                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6174                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6175                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6176                         }
6177                 }
6178         }
6179
6180         /* update totalreserve_pages */
6181         calculate_totalreserve_pages();
6182 }
6183
6184 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6185 {
6186         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6187         unsigned long lowmem_pages = 0;
6188         struct zone *zone;
6189         unsigned long flags;
6190
6191         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6192         for_each_zone(zone) {
6193                 if (!is_highmem(zone))
6194                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6195         }
6196
6197         for_each_zone(zone) {
6198                 u64 tmp;
6199
6200                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6201                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6202                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6203                 if (is_highmem(zone)) {
6204                         /*
6205                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6206                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6207                          * value here.
6208                          *
6209                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6210                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6211                          * not be capped for highmem.
6212                          */
6213                         unsigned long min_pages;
6214
6215                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6216                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6217                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6218                 } else {
6219                         /*
6220                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6221                          * proportionate to the zone's size.
6222                          */
6223                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6224                 }
6225
6226                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6227                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6228
6229                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6230                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6231                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6232
6233                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
6234                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6235         }
6236
6237         /* update totalreserve_pages */
6238         calculate_totalreserve_pages();
6239 }
6240
6241 /**
6242  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6243  * or when memory is hot-{added|removed}
6244  *
6245  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6246  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6247  */
6248 void setup_per_zone_wmarks(void)
6249 {
6250         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6251         __setup_per_zone_wmarks();
6252         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6253 }
6254
6255 /*
6256  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6257  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6258  * to be referenced again before it is swapped out.
6259  *
6260  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6261  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6262  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6263  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6264  *
6265  * total     target    max
6266  * memory    ratio     inactive anon
6267  * -------------------------------------
6268  *   10MB       1         5MB
6269  *  100MB       1        50MB
6270  *    1GB       3       250MB
6271  *   10GB      10       0.9GB
6272  *  100GB      31         3GB
6273  *    1TB     101        10GB
6274  *   10TB     320        32GB
6275  */
6276 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6277 {
6278         unsigned int gb, ratio;
6279
6280         /* Zone size in gigabytes */
6281         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6282         if (gb)
6283                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6284         else
6285                 ratio = 1;
6286
6287         zone->inactive_ratio = ratio;
6288 }
6289
6290 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6291 {
6292         struct zone *zone;
6293
6294         for_each_zone(zone)
6295                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6296 }
6297
6298 /*
6299  * Initialise min_free_kbytes.
6300  *
6301  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6302  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6303  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6304  *
6305  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6306  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6307  *
6308  * which yields
6309  *
6310  * 16MB:        512k
6311  * 32MB:        724k
6312  * 64MB:        1024k
6313  * 128MB:       1448k
6314  * 256MB:       2048k
6315  * 512MB:       2896k
6316  * 1024MB:      4096k
6317  * 2048MB:      5792k
6318  * 4096MB:      8192k
6319  * 8192MB:      11584k
6320  * 16384MB:     16384k
6321  */
6322 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6323 {
6324         unsigned long lowmem_kbytes;
6325         int new_min_free_kbytes;
6326
6327         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6328         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6329
6330         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6331                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6332                 if (min_free_kbytes < 128)
6333                         min_free_kbytes = 128;
6334                 if (min_free_kbytes > 65536)
6335                         min_free_kbytes = 65536;
6336         } else {
6337                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6338                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6339         }
6340         setup_per_zone_wmarks();
6341         refresh_zone_stat_thresholds();
6342         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6343         setup_per_zone_inactive_ratio();
6344         return 0;
6345 }
6346 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6347
6348 /*
6349  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6350  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6351  *      changes.
6352  */
6353 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6354         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6355 {
6356         int rc;
6357
6358         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6359         if (rc)
6360                 return rc;
6361
6362         if (write) {
6363                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6364                 setup_per_zone_wmarks();
6365         }
6366         return 0;
6367 }
6368
6369 #ifdef CONFIG_NUMA
6370 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6371         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6372 {
6373         struct zone *zone;
6374         int rc;
6375
6376         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6377         if (rc)
6378                 return rc;
6379
6380         for_each_zone(zone)
6381                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6382                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6383         return 0;
6384 }
6385
6386 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6387         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6388 {
6389         struct zone *zone;
6390         int rc;
6391
6392         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6393         if (rc)
6394                 return rc;
6395
6396         for_each_zone(zone)
6397                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6398                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6399         return 0;
6400 }
6401 #endif
6402
6403 /*
6404  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6405  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6406  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6407  *
6408  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6409  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6410  * if in function of the boot time zone sizes.
6411  */
6412 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6413         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6414 {
6415         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6416         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6417         return 0;
6418 }
6419
6420 /*
6421  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6422  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6423  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6424  */
6425 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6426         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6427 {
6428         struct zone *zone;
6429         int old_percpu_pagelist_fraction;
6430         int ret;
6431
6432         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6433         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6434
6435         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6436         if (!write || ret < 0)
6437                 goto out;
6438
6439         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6440         if (percpu_pagelist_fraction &&
6441             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6442                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6443                 ret = -EINVAL;
6444                 goto out;
6445         }
6446
6447         /* No change? */
6448         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6449                 goto out;
6450
6451         for_each_populated_zone(zone) {
6452                 unsigned int cpu;
6453
6454                 for_each_possible_cpu(cpu)
6455                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6456                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6457         }
6458 out:
6459         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6460         return ret;
6461 }
6462
6463 #ifdef CONFIG_NUMA
6464 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6465
6466 static int __init set_hashdist(char *str)
6467 {
6468         if (!str)
6469                 return 0;
6470         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6471         return 1;
6472 }
6473 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6474 #endif
6475
6476 /*
6477  * allocate a large system hash table from bootmem
6478  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6479  *   quantity of entries
6480  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6481  */
6482 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6483                                      unsigned long bucketsize,
6484                                      unsigned long numentries,
6485                                      int scale,
6486                                      int flags,
6487                                      unsigned int *_hash_shift,
6488                                      unsigned int *_hash_mask,
6489                                      unsigned long low_limit,
6490                                      unsigned long high_limit)
6491 {
6492         unsigned long long max = high_limit;
6493         unsigned long log2qty, size;
6494         void *table = NULL;
6495
6496         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6497         if (!numentries) {
6498                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6499                 numentries = nr_kernel_pages;
6500
6501                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6502                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6503                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6504
6505                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6506                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6507                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6508                 else
6509                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6510
6511                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6512                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6513                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6514                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6515                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6516                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6517                                 BUG_ON(!numentries);
6518                         }
6519                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6520                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6521         }
6522         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6523
6524         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6525         if (max == 0) {
6526                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6527                 do_div(max, bucketsize);
6528         }
6529         max = min(max, 0x80000000ULL);
6530
6531         if (numentries < low_limit)
6532                 numentries = low_limit;
6533         if (numentries > max)
6534                 numentries = max;
6535
6536         log2qty = ilog2(numentries);
6537
6538         do {
6539                 size = bucketsize << log2qty;
6540                 if (flags & HASH_EARLY)
6541                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6542                 else if (hashdist)
6543                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6544                 else {
6545                         /*
6546                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6547                          * some pages at the end of hash table which
6548                          * alloc_pages_exact() automatically does
6549                          */
6550                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6551                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6552                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6553                         }
6554                 }
6555         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6556
6557         if (!table)
6558                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6559
6560         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6561                tablename,
6562                (1UL << log2qty),
6563                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6564                size);
6565
6566         if (_hash_shift)
6567                 *_hash_shift = log2qty;
6568         if (_hash_mask)
6569                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6570
6571         return table;
6572 }
6573
6574 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6575 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6576                                                         unsigned long pfn)
6577 {
6578 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6579         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6580 #else
6581         return zone->pageblock_flags;
6582 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6583 }
6584
6585 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6586 {
6587 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6588         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6589         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6590 #else
6591         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6592         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6593 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6594 }
6595
6596 /**
6597  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6598  * @page: The page within the block of interest
6599  * @pfn: The target page frame number
6600  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6601  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6602  *
6603  * Return: pageblock_bits flags
6604  */
6605 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6606                                         unsigned long end_bitidx,
6607                                         unsigned long mask)
6608 {
6609         struct zone *zone;
6610         unsigned long *bitmap;
6611         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6612         unsigned long word;
6613
6614         zone = page_zone(page);
6615         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6616         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6617         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6618         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6619
6620         word = bitmap[word_bitidx];
6621         bitidx += end_bitidx;
6622         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6623 }
6624
6625 /**
6626  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6627  * @page: The page within the block of interest
6628  * @flags: The flags to set
6629  * @pfn: The target page frame number
6630  * @end_bitidx: The last bit of interest
6631  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6632  */
6633 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6634                                         unsigned long pfn,
6635                                         unsigned long end_bitidx,
6636                                         unsigned long mask)
6637 {
6638         struct zone *zone;
6639         unsigned long *bitmap;
6640         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6641         unsigned long old_word, word;
6642
6643         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6644
6645         zone = page_zone(page);
6646         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6647         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6648         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6649         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6650
6651         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6652
6653         bitidx += end_bitidx;
6654         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6655         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6656
6657         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6658         for (;;) {
6659                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6660                 if (word == old_word)
6661                         break;
6662                 word = old_word;
6663         }
6664 }
6665
6666 /*
6667  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6668  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6669  *
6670  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6671  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6672  * expect this function should be exact.
6673  */
6674 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6675                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6676 {
6677         unsigned long pfn, iter, found;
6678         int mt;
6679
6680         /*
6681          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6682          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6683          */
6684         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6685                 return false;
6686         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6687         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6688                 return false;
6689
6690         pfn = page_to_pfn(page);
6691         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6692                 unsigned long check = pfn + iter;
6693
6694                 if (!pfn_valid_within(check))
6695                         continue;
6696
6697                 page = pfn_to_page(check);
6698
6699                 /*
6700                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6701                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6702                  * handle each tail page individually in migration.
6703                  */
6704                 if (PageHuge(page)) {
6705                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6706                         continue;
6707                 }
6708
6709                 /*
6710                  * We can't use page_count without pin a page
6711                  * because another CPU can free compound page.
6712                  * This check already skips compound tails of THP
6713                  * because their page->_count is zero at all time.
6714                  */
6715                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6716                         if (PageBuddy(page))
6717                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6718                         continue;
6719                 }
6720
6721                 /*
6722                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6723                  * page_count() is not 0.
6724                  */
6725                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6726                         continue;
6727
6728                 if (!PageLRU(page))
6729                         found++;
6730                 /*
6731                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6732                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6733                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6734                  */
6735                 /*
6736                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6737                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6738                  *
6739                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6740                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6741                  * page at boot.
6742                  */
6743                 if (found > count)
6744                         return true;
6745         }
6746         return false;
6747 }
6748
6749 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6750 {
6751         struct zone *zone;
6752         unsigned long pfn;
6753
6754         /*
6755          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6756          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6757          * the zone but still within the section.
6758          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6759          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6760          */
6761         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6762                 return false;
6763
6764         zone = page_zone(page);
6765         pfn = page_to_pfn(page);
6766         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6767                 return false;
6768
6769         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6770 }
6771
6772 #ifdef CONFIG_CMA
6773
6774 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6775 {
6776         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6777                              pageblock_nr_pages) - 1);
6778 }
6779
6780 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6781 {
6782         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6783                                 pageblock_nr_pages));
6784 }
6785
6786 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6787 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6788                                         unsigned long start, unsigned long end)
6789 {
6790         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6791         unsigned long nr_reclaimed;
6792         unsigned long pfn = start;
6793         unsigned int tries = 0;
6794         int ret = 0;
6795
6796         migrate_prep();
6797
6798         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6799                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6800                         ret = -EINTR;
6801                         break;
6802                 }
6803
6804                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6805                         cc->nr_migratepages = 0;
6806                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6807                         if (!pfn) {
6808                                 ret = -EINTR;
6809                                 break;
6810                         }
6811                         tries = 0;
6812                 } else if (++tries == 5) {
6813                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6814                         break;
6815                 }
6816
6817                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6818                                                         &cc->migratepages);
6819                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6820
6821                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6822                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6823         }
6824         if (ret < 0) {
6825                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6826                 return ret;
6827         }
6828         return 0;
6829 }
6830
6831 /**
6832  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6833  * @start:      start PFN to allocate
6834  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6835  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6836  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6837  *                      in range must have the same migratetype and it must
6838  *                      be either of the two.
6839  *
6840  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6841  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6842  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6843  * pages fall in.
6844  *
6845  * The PFN range must belong to a single zone.
6846  *
6847  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6848  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6849  * need to be freed with free_contig_range().
6850  */
6851 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6852                        unsigned migratetype)
6853 {
6854         unsigned long outer_start, outer_end;
6855         int ret = 0, order;
6856
6857         struct compact_control cc = {
6858                 .nr_migratepages = 0,
6859                 .order = -1,
6860                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6861                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6862                 .ignore_skip_hint = true,
6863         };
6864         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6865
6866         /*
6867          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6868          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6869          * have different sizes, and due to the way page allocator
6870          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6871          * that page allocator won't try to merge buddies from
6872          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6873          * other migration type.
6874          *
6875          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6876          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6877          * we are interested in).  This will put all the pages in
6878          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6879          *
6880          * When this is done, we take the pages in range from page
6881          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6882          * page allocator will never consider using them.
6883          *
6884          * This lets us mark the pageblocks back as
6885          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6886          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6887          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6888          */
6889
6890         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6891                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6892                                        false);
6893         if (ret)
6894                 return ret;
6895
6896         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6897         if (ret)
6898                 goto done;
6899
6900         /*
6901          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6902          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6903          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6904          * What we are going to do is to allocate all pages from
6905          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6906          *
6907          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6908          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6909          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6910          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6911          * once this is done free the pages we are not interested in.
6912          *
6913          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6914          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6915          */
6916
6917         lru_add_drain_all();
6918         drain_all_pages(cc.zone);
6919
6920         order = 0;
6921         outer_start = start;
6922         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6923                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6924                         ret = -EBUSY;
6925                         goto done;
6926                 }
6927                 outer_start &= ~0UL << order;
6928         }
6929
6930         /* Make sure the range is really isolated. */
6931         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6932                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6933                         __func__, outer_start, end);
6934                 ret = -EBUSY;
6935                 goto done;
6936         }
6937
6938         /* Grab isolated pages from freelists. */
6939         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6940         if (!outer_end) {
6941                 ret = -EBUSY;
6942                 goto done;
6943         }
6944
6945         /* Free head and tail (if any) */
6946         if (start != outer_start)
6947                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6948         if (end != outer_end)
6949                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6950
6951 done:
6952         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6953                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6954         return ret;
6955 }
6956
6957 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6958 {
6959         unsigned int count = 0;
6960
6961         for (; nr_pages--; pfn++) {
6962                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6963
6964                 count += page_count(page) != 1;
6965                 __free_page(page);
6966         }
6967         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6968 }
6969 #endif
6970
6971 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6972 /*
6973  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6974  * page high values need to be recalulated.
6975  */
6976 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6977 {
6978         unsigned cpu;
6979         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6980         for_each_possible_cpu(cpu)
6981                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6982                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6983         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6984 }
6985 #endif
6986
6987 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6988 {
6989         unsigned long flags;
6990         int cpu;
6991         struct per_cpu_pageset *pset;
6992
6993         /* avoid races with drain_pages()  */
6994         local_irq_save(flags);
6995         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6996                 for_each_online_cpu(cpu) {
6997                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6998                         drain_zonestat(zone, pset);
6999                 }
7000                 free_percpu(zone->pageset);
7001                 zone->pageset = &boot_pageset;
7002         }
7003         local_irq_restore(flags);
7004 }
7005
7006 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7007 /*
7008  * All pages in the range must be isolated before calling this.
7009  */
7010 void
7011 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7012 {
7013         struct page *page;
7014         struct zone *zone;
7015         unsigned int order, i;
7016         unsigned long pfn;
7017         unsigned long flags;
7018         /* find the first valid pfn */
7019         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7020                 if (pfn_valid(pfn))
7021                         break;
7022         if (pfn == end_pfn)
7023                 return;
7024         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7025         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7026         pfn = start_pfn;
7027         while (pfn < end_pfn) {
7028                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7029                         pfn++;
7030                         continue;
7031                 }
7032                 page = pfn_to_page(pfn);
7033                 /*
7034                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7035                  * page_count() is not 0.
7036                  */
7037                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7038                         pfn++;
7039                         SetPageReserved(page);
7040                         continue;
7041                 }
7042
7043                 BUG_ON(page_count(page));
7044                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7045                 order = page_order(page);
7046 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7047                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7048                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7049 #endif
7050                 list_del(&page->lru);
7051                 rmv_page_order(page);
7052                 zone->free_area[order].nr_free--;
7053                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7054                         SetPageReserved((page+i));
7055                 pfn += (1 << order);
7056         }
7057         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7058 }
7059 #endif
7060
7061 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7062 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7063 {
7064         struct zone *zone = page_zone(page);
7065         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7066         unsigned long flags;
7067         unsigned int order;
7068
7069         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7070         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7071                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7072
7073                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7074                         break;
7075         }
7076         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7077
7078         return order < MAX_ORDER;
7079 }
7080 #endif