]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm: sanitize page->mapping for tail pages
[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 unsigned 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 static void free_compound_page(struct page *page);
233 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
234         NULL,
235         free_compound_page,
236 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
237         free_huge_page,
238 #endif
239 };
240
241 int min_free_kbytes = 1024;
242 int user_min_free_kbytes = -1;
243
244 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
245 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
246 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
247
248 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
249 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
250 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
251 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
252 static unsigned long __initdata required_movablecore;
253 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
254
255 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
256 int movable_zone;
257 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
258 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
259
260 #if MAX_NUMNODES > 1
261 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
262 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
263 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
264 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
265 #endif
266
267 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
268
269 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
270 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
271 {
272         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
273 }
274
275 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
276 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
277 {
278         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
279                 return true;
280
281         return false;
282 }
283
284 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
285 {
286         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
287                 return true;
288
289         return false;
290 }
291
292 /*
293  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
294  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
295  */
296 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
297                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
298                                 unsigned long *nr_initialised)
299 {
300         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
301         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
302                 return true;
303
304         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
305         (*nr_initialised)++;
306         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
307             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
308                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
309                 return false;
310         }
311
312         return true;
313 }
314 #else
315 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
316 {
317 }
318
319 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
320 {
321         return false;
322 }
323
324 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
325 {
326         return false;
327 }
328
329 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
330                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
331                                 unsigned long *nr_initialised)
332 {
333         return true;
334 }
335 #endif
336
337
338 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
339 {
340         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
341                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
342                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
343
344         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
345                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
346 }
347
348 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
349 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
350 {
351         int ret = 0;
352         unsigned seq;
353         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
354         unsigned long sp, start_pfn;
355
356         do {
357                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
358                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
359                 sp = zone->spanned_pages;
360                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
361                         ret = 1;
362         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
363
364         if (ret)
365                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
366                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
367                         start_pfn, start_pfn + sp);
368
369         return ret;
370 }
371
372 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
373 {
374         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
375                 return 0;
376         if (zone != page_zone(page))
377                 return 0;
378
379         return 1;
380 }
381 /*
382  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
383  */
384 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
385 {
386         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
387                 return 1;
388         if (!page_is_consistent(zone, page))
389                 return 1;
390
391         return 0;
392 }
393 #else
394 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
395 {
396         return 0;
397 }
398 #endif
399
400 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
401                 unsigned long bad_flags)
402 {
403         static unsigned long resume;
404         static unsigned long nr_shown;
405         static unsigned long nr_unshown;
406
407         /* Don't complain about poisoned pages */
408         if (PageHWPoison(page)) {
409                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
410                 return;
411         }
412
413         /*
414          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
415          * or allow a steady drip of one report per second.
416          */
417         if (nr_shown == 60) {
418                 if (time_before(jiffies, resume)) {
419                         nr_unshown++;
420                         goto out;
421                 }
422                 if (nr_unshown) {
423                         printk(KERN_ALERT
424                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
425                                 nr_unshown);
426                         nr_unshown = 0;
427                 }
428                 nr_shown = 0;
429         }
430         if (nr_shown++ == 0)
431                 resume = jiffies + 60 * HZ;
432
433         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
434                 current->comm, page_to_pfn(page));
435         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
436
437         print_modules();
438         dump_stack();
439 out:
440         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
441         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
442         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
443 }
444
445 /*
446  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
447  *
448  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
449  *
450  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
451  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
452  *
453  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
454  * page destructors. See compound_page_dtors.
455  *
456  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
457  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
458  */
459
460 static void free_compound_page(struct page *page)
461 {
462         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
463 }
464
465 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
466 {
467         int i;
468         int nr_pages = 1 << order;
469
470         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
471         set_compound_order(page, order);
472         __SetPageHead(page);
473         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
474                 struct page *p = page + i;
475                 set_page_count(p, 0);
476                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
477                 set_compound_head(p, page);
478         }
479 }
480
481 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
482 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
483 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
484 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
485
486 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
487 {
488         if (!buf)
489                 return -EINVAL;
490
491         if (strcmp(buf, "on") == 0)
492                 _debug_pagealloc_enabled = true;
493
494         return 0;
495 }
496 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
497
498 static bool need_debug_guardpage(void)
499 {
500         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
501         if (!debug_pagealloc_enabled())
502                 return false;
503
504         return true;
505 }
506
507 static void init_debug_guardpage(void)
508 {
509         if (!debug_pagealloc_enabled())
510                 return;
511
512         _debug_guardpage_enabled = true;
513 }
514
515 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
516         .need = need_debug_guardpage,
517         .init = init_debug_guardpage,
518 };
519
520 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
521 {
522         unsigned long res;
523
524         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
525                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
526                 return 0;
527         }
528         _debug_guardpage_minorder = res;
529         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
530         return 0;
531 }
532 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
533
534 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
535                                 unsigned int order, int migratetype)
536 {
537         struct page_ext *page_ext;
538
539         if (!debug_guardpage_enabled())
540                 return;
541
542         page_ext = lookup_page_ext(page);
543         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
544
545         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
546         set_page_private(page, order);
547         /* Guard pages are not available for any usage */
548         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
549 }
550
551 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
552                                 unsigned int order, int migratetype)
553 {
554         struct page_ext *page_ext;
555
556         if (!debug_guardpage_enabled())
557                 return;
558
559         page_ext = lookup_page_ext(page);
560         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
561
562         set_page_private(page, 0);
563         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
564                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
565 }
566 #else
567 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
568 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
569                                 unsigned int order, int migratetype) {}
570 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
571                                 unsigned int order, int migratetype) {}
572 #endif
573
574 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
575 {
576         set_page_private(page, order);
577         __SetPageBuddy(page);
578 }
579
580 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
581 {
582         __ClearPageBuddy(page);
583         set_page_private(page, 0);
584 }
585
586 /*
587  * This function checks whether a page is free && is the buddy
588  * we can do coalesce a page and its buddy if
589  * (a) the buddy is not in a hole &&
590  * (b) the buddy is in the buddy system &&
591  * (c) a page and its buddy have the same order &&
592  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
593  *
594  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
595  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
596  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
597  * serialized by zone->lock.
598  *
599  * For recording page's order, we use page_private(page).
600  */
601 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
602                                                         unsigned int order)
603 {
604         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
605                 return 0;
606
607         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
608                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
609                         return 0;
610
611                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
612
613                 return 1;
614         }
615
616         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
617                 /*
618                  * zone check is done late to avoid uselessly
619                  * calculating zone/node ids for pages that could
620                  * never merge.
621                  */
622                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
623                         return 0;
624
625                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
626
627                 return 1;
628         }
629         return 0;
630 }
631
632 /*
633  * Freeing function for a buddy system allocator.
634  *
635  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
636  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
637  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
638  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
639  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
640  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
641  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
642  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
643  * parts of the VM system.
644  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
645  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
646  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
647  * field.
648  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
649  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
650  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
651  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
652  * triggers coalescing into a block of larger size.
653  *
654  * -- nyc
655  */
656
657 static inline void __free_one_page(struct page *page,
658                 unsigned long pfn,
659                 struct zone *zone, unsigned int order,
660                 int migratetype)
661 {
662         unsigned long page_idx;
663         unsigned long combined_idx;
664         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
665         struct page *buddy;
666         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
667
668         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
669         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
670
671         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
672         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
673                 /*
674                  * We restrict max order of merging to prevent merge
675                  * between freepages on isolate pageblock and normal
676                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
677                  * could cause incorrect freepage accounting.
678                  */
679                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
680         } else {
681                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
682         }
683
684         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
685
686         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
687         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
688
689         while (order < max_order - 1) {
690                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
691                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
692                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
693                         break;
694                 /*
695                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
696                  * merge with it and move up one order.
697                  */
698                 if (page_is_guard(buddy)) {
699                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
700                 } else {
701                         list_del(&buddy->lru);
702                         zone->free_area[order].nr_free--;
703                         rmv_page_order(buddy);
704                 }
705                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
706                 page = page + (combined_idx - page_idx);
707                 page_idx = combined_idx;
708                 order++;
709         }
710         set_page_order(page, order);
711
712         /*
713          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
714          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
715          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
716          * that is happening, add the free page to the tail of the list
717          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
718          * as a higher order page
719          */
720         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
721                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
722                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
723                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
724                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
725                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
726                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
727                         list_add_tail(&page->lru,
728                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
729                         goto out;
730                 }
731         }
732
733         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
734 out:
735         zone->free_area[order].nr_free++;
736 }
737
738 static inline int free_pages_check(struct page *page)
739 {
740         const char *bad_reason = NULL;
741         unsigned long bad_flags = 0;
742
743         if (unlikely(page_mapcount(page)))
744                 bad_reason = "nonzero mapcount";
745         if (unlikely(page->mapping != NULL))
746                 bad_reason = "non-NULL mapping";
747         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
748                 bad_reason = "nonzero _count";
749         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
750                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
751                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
752         }
753 #ifdef CONFIG_MEMCG
754         if (unlikely(page->mem_cgroup))
755                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
756 #endif
757         if (unlikely(bad_reason)) {
758                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
759                 return 1;
760         }
761         page_cpupid_reset_last(page);
762         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
763                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
764         return 0;
765 }
766
767 /*
768  * Frees a number of pages from the PCP lists
769  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
770  * count is the number of pages to free.
771  *
772  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
773  * see if this freeing clears that state.
774  *
775  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
776  * pinned" detection logic.
777  */
778 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
779                                         struct per_cpu_pages *pcp)
780 {
781         int migratetype = 0;
782         int batch_free = 0;
783         int to_free = count;
784         unsigned long nr_scanned;
785
786         spin_lock(&zone->lock);
787         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
788         if (nr_scanned)
789                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
790
791         while (to_free) {
792                 struct page *page;
793                 struct list_head *list;
794
795                 /*
796                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
797                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
798                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
799                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
800                  * lists
801                  */
802                 do {
803                         batch_free++;
804                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
805                                 migratetype = 0;
806                         list = &pcp->lists[migratetype];
807                 } while (list_empty(list));
808
809                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
810                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
811                         batch_free = to_free;
812
813                 do {
814                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
815
816                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
817                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
818                         list_del(&page->lru);
819
820                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
821                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
822                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
823                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
824                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
825                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
826
827                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
828                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
829                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
830         }
831         spin_unlock(&zone->lock);
832 }
833
834 static void free_one_page(struct zone *zone,
835                                 struct page *page, unsigned long pfn,
836                                 unsigned int order,
837                                 int migratetype)
838 {
839         unsigned long nr_scanned;
840         spin_lock(&zone->lock);
841         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
842         if (nr_scanned)
843                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
844
845         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
846                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
847                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
848         }
849         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
850         spin_unlock(&zone->lock);
851 }
852
853 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
854 {
855         int ret = 1;
856
857         /*
858          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
859          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
860          */
861         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
862
863         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
864                 ret = 0;
865                 goto out;
866         }
867         if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
868                 bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
869                 goto out;
870         }
871         if (unlikely(!PageTail(page))) {
872                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
873                 goto out;
874         }
875         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
876                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
877                 goto out;
878         }
879         ret = 0;
880 out:
881         page->mapping = NULL;
882         clear_compound_head(page);
883         return ret;
884 }
885
886 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
887                                 unsigned long zone, int nid)
888 {
889         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
890         init_page_count(page);
891         page_mapcount_reset(page);
892         page_cpupid_reset_last(page);
893
894         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
895 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
896         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
897         if (!is_highmem_idx(zone))
898                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
899 #endif
900 }
901
902 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
903                                         int nid)
904 {
905         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
906 }
907
908 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
909 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
910 {
911         pg_data_t *pgdat;
912         int nid, zid;
913
914         if (!early_page_uninitialised(pfn))
915                 return;
916
917         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
918         pgdat = NODE_DATA(nid);
919
920         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
921                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
922
923                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
924                         break;
925         }
926         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
927 }
928 #else
929 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
930 {
931 }
932 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
933
934 /*
935  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
936  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
937  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
938  * sent to the buddy page allocator.
939  */
940 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
941 {
942         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
943         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
944
945         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
946                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
947                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
948
949                         init_reserved_page(start_pfn);
950
951                         /* Avoid false-positive PageTail() */
952                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
953
954                         SetPageReserved(page);
955                 }
956         }
957 }
958
959 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
960 {
961         bool compound = PageCompound(page);
962         int i, bad = 0;
963
964         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
965         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
966
967         trace_mm_page_free(page, order);
968         kmemcheck_free_shadow(page, order);
969         kasan_free_pages(page, order);
970
971         if (PageAnon(page))
972                 page->mapping = NULL;
973         bad += free_pages_check(page);
974         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
975                 if (compound)
976                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
977                 bad += free_pages_check(page + i);
978         }
979         if (bad)
980                 return false;
981
982         reset_page_owner(page, order);
983
984         if (!PageHighMem(page)) {
985                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
986                                            PAGE_SIZE << order);
987                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
988                                            PAGE_SIZE << order);
989         }
990         arch_free_page(page, order);
991         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
992
993         return true;
994 }
995
996 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
997 {
998         unsigned long flags;
999         int migratetype;
1000         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1001
1002         if (!free_pages_prepare(page, order))
1003                 return;
1004
1005         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1006         local_irq_save(flags);
1007         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1008         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1009         local_irq_restore(flags);
1010 }
1011
1012 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1013                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1014 {
1015         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1016         struct page *p = page;
1017         unsigned int loop;
1018
1019         prefetchw(p);
1020         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1021                 prefetchw(p + 1);
1022                 __ClearPageReserved(p);
1023                 set_page_count(p, 0);
1024         }
1025         __ClearPageReserved(p);
1026         set_page_count(p, 0);
1027
1028         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1029         set_page_refcounted(page);
1030         __free_pages(page, order);
1031 }
1032
1033 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1034         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1035
1036 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1037
1038 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1039 {
1040         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1041         int nid;
1042
1043         spin_lock(&early_pfn_lock);
1044         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1045         if (nid < 0)
1046                 nid = 0;
1047         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1048
1049         return nid;
1050 }
1051 #endif
1052
1053 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1054 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1055                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1056 {
1057         int nid;
1058
1059         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1060         if (nid >= 0 && nid != node)
1061                 return false;
1062         return true;
1063 }
1064
1065 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1066 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1067 {
1068         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1069 }
1070
1071 #else
1072
1073 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1074 {
1075         return true;
1076 }
1077 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1078                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1079 {
1080         return true;
1081 }
1082 #endif
1083
1084
1085 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1086                                                         unsigned int order)
1087 {
1088         if (early_page_uninitialised(pfn))
1089                 return;
1090         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1091 }
1092
1093 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1094 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1095                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1096 {
1097         int i;
1098
1099         if (!page)
1100                 return;
1101
1102         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1103         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1104             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1105                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1106                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1107                 return;
1108         }
1109
1110         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1111                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1112 }
1113
1114 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1115 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1116 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1117
1118 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1119 {
1120         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1121                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1122 }
1123
1124 /* Initialise remaining memory on a node */
1125 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1126 {
1127         pg_data_t *pgdat = data;
1128         int nid = pgdat->node_id;
1129         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1130         unsigned long start = jiffies;
1131         unsigned long nr_pages = 0;
1132         unsigned long walk_start, walk_end;
1133         int i, zid;
1134         struct zone *zone;
1135         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1136         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1137
1138         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1139                 pgdat_init_report_one_done();
1140                 return 0;
1141         }
1142
1143         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1144         if (!cpumask_empty(cpumask))
1145                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1146
1147         /* Sanity check boundaries */
1148         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1149         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1150         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1151
1152         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1153         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1154                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1155                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1156                         break;
1157         }
1158
1159         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1160                 unsigned long pfn, end_pfn;
1161                 struct page *page = NULL;
1162                 struct page *free_base_page = NULL;
1163                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1164                 int nr_to_free = 0;
1165
1166                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1167                 pfn = first_init_pfn;
1168                 if (pfn < walk_start)
1169                         pfn = walk_start;
1170                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1171                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1172
1173                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1174                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1175                                 goto free_range;
1176
1177                         /*
1178                          * Ensure pfn_valid is checked every
1179                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1180                          */
1181                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1182                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1183                                         page = NULL;
1184                                         goto free_range;
1185                                 }
1186                         }
1187
1188                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1189                                 page = NULL;
1190                                 goto free_range;
1191                         }
1192
1193                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1194                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1195                                 page++;
1196                         } else {
1197                                 nr_pages += nr_to_free;
1198                                 deferred_free_range(free_base_page,
1199                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1200                                 free_base_page = NULL;
1201                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1202
1203                                 page = pfn_to_page(pfn);
1204                                 cond_resched();
1205                         }
1206
1207                         if (page->flags) {
1208                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1209                                 goto free_range;
1210                         }
1211
1212                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1213                         if (!free_base_page) {
1214                                 free_base_page = page;
1215                                 free_base_pfn = pfn;
1216                                 nr_to_free = 0;
1217                         }
1218                         nr_to_free++;
1219
1220                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1221                         continue;
1222 free_range:
1223                         /* Free the current block of pages to allocator */
1224                         nr_pages += nr_to_free;
1225                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1226                                                                 nr_to_free);
1227                         free_base_page = NULL;
1228                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1229                 }
1230
1231                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1232         }
1233
1234         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1235         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1236
1237         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1238                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1239
1240         pgdat_init_report_one_done();
1241         return 0;
1242 }
1243
1244 void __init page_alloc_init_late(void)
1245 {
1246         int nid;
1247
1248         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1249         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1250         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1251                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1252         }
1253
1254         /* Block until all are initialised */
1255         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1256
1257         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1258         files_maxfiles_init();
1259 }
1260 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1261
1262 #ifdef CONFIG_CMA
1263 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1264 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1265 {
1266         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1267         struct page *p = page;
1268
1269         do {
1270                 __ClearPageReserved(p);
1271                 set_page_count(p, 0);
1272         } while (++p, --i);
1273
1274         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1275
1276         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1277                 i = pageblock_nr_pages;
1278                 p = page;
1279                 do {
1280                         set_page_refcounted(p);
1281                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1282                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1283                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1284         } else {
1285                 set_page_refcounted(page);
1286                 __free_pages(page, pageblock_order);
1287         }
1288
1289         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1290 }
1291 #endif
1292
1293 /*
1294  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1295  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1296  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1297  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1298  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1299  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1300  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1301  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1302  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1303  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1304  *
1305  * -- nyc
1306  */
1307 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1308         int low, int high, struct free_area *area,
1309         int migratetype)
1310 {
1311         unsigned long size = 1 << high;
1312
1313         while (high > low) {
1314                 area--;
1315                 high--;
1316                 size >>= 1;
1317                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1318
1319                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1320                         debug_guardpage_enabled() &&
1321                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1322                         /*
1323                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1324                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1325                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1326                          * pages will stay not present in virtual address space
1327                          */
1328                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1329                         continue;
1330                 }
1331                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1332                 area->nr_free++;
1333                 set_page_order(&page[size], high);
1334         }
1335 }
1336
1337 /*
1338  * This page is about to be returned from the page allocator
1339  */
1340 static inline int check_new_page(struct page *page)
1341 {
1342         const char *bad_reason = NULL;
1343         unsigned long bad_flags = 0;
1344
1345         if (unlikely(page_mapcount(page)))
1346                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1347         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1348                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1349         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1350                 bad_reason = "nonzero _count";
1351         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1352                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1353                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1354         }
1355         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1356                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1357                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1358         }
1359 #ifdef CONFIG_MEMCG
1360         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1361                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1362 #endif
1363         if (unlikely(bad_reason)) {
1364                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1365                 return 1;
1366         }
1367         return 0;
1368 }
1369
1370 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1371                                                                 int alloc_flags)
1372 {
1373         int i;
1374
1375         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1376                 struct page *p = page + i;
1377                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1378                         return 1;
1379         }
1380
1381         set_page_private(page, 0);
1382         set_page_refcounted(page);
1383
1384         arch_alloc_page(page, order);
1385         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1386         kasan_alloc_pages(page, order);
1387
1388         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1389                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1390                         clear_highpage(page + i);
1391
1392         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1393                 prep_compound_page(page, order);
1394
1395         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1396
1397         /*
1398          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1399          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1400          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1401          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1402          */
1403         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1404                 set_page_pfmemalloc(page);
1405         else
1406                 clear_page_pfmemalloc(page);
1407
1408         return 0;
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1413  * the smallest available page from the freelists
1414  */
1415 static inline
1416 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1417                                                 int migratetype)
1418 {
1419         unsigned int current_order;
1420         struct free_area *area;
1421         struct page *page;
1422
1423         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1424         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1425                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1426                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1427                         continue;
1428
1429                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1430                                                         struct page, lru);
1431                 list_del(&page->lru);
1432                 rmv_page_order(page);
1433                 area->nr_free--;
1434                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1435                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1436                 return page;
1437         }
1438
1439         return NULL;
1440 }
1441
1442
1443 /*
1444  * This array describes the order lists are fallen back to when
1445  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1446  */
1447 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1448         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1449         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1450         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1451 #ifdef CONFIG_CMA
1452         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1453 #endif
1454 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1455         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1456 #endif
1457 };
1458
1459 #ifdef CONFIG_CMA
1460 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1461                                         unsigned int order)
1462 {
1463         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1464 }
1465 #else
1466 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1467                                         unsigned int order) { return NULL; }
1468 #endif
1469
1470 /*
1471  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1472  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1473  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1474  */
1475 int move_freepages(struct zone *zone,
1476                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1477                           int migratetype)
1478 {
1479         struct page *page;
1480         unsigned int order;
1481         int pages_moved = 0;
1482
1483 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1484         /*
1485          * page_zone is not safe to call in this context when
1486          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1487          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1488          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1489          * grouping pages by mobility
1490          */
1491         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1492 #endif
1493
1494         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1495                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1496                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1497
1498                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1499                         page++;
1500                         continue;
1501                 }
1502
1503                 if (!PageBuddy(page)) {
1504                         page++;
1505                         continue;
1506                 }
1507
1508                 order = page_order(page);
1509                 list_move(&page->lru,
1510                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1511                 page += 1 << order;
1512                 pages_moved += 1 << order;
1513         }
1514
1515         return pages_moved;
1516 }
1517
1518 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1519                                 int migratetype)
1520 {
1521         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1522         struct page *start_page, *end_page;
1523
1524         start_pfn = page_to_pfn(page);
1525         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1526         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1527         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1528         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1529
1530         /* Do not cross zone boundaries */
1531         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1532                 start_page = page;
1533         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1534                 return 0;
1535
1536         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1537 }
1538
1539 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1540                                         int start_order, int migratetype)
1541 {
1542         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1543
1544         while (nr_pageblocks--) {
1545                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1546                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1547         }
1548 }
1549
1550 /*
1551  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1552  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1553  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1554  *
1555  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1556  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1557  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1558  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1559  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1560  * pageblocks.
1561  */
1562 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1563 {
1564         /*
1565          * Leaving this order check is intended, although there is
1566          * relaxed order check in next check. The reason is that
1567          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1568          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1569          * so could be changed anytime.
1570          */
1571         if (order >= pageblock_order)
1572                 return true;
1573
1574         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1575                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1576                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1577                 page_group_by_mobility_disabled)
1578                 return true;
1579
1580         return false;
1581 }
1582
1583 /*
1584  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1585  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1586  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1587  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1588  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1589  */
1590 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1591                                                           int start_type)
1592 {
1593         unsigned int current_order = page_order(page);
1594         int pages;
1595
1596         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1597         if (current_order >= pageblock_order) {
1598                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1599                 return;
1600         }
1601
1602         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1603
1604         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1605         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1606                         page_group_by_mobility_disabled)
1607                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1612  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1613  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1614  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1615  */
1616 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1617                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1618 {
1619         int i;
1620         int fallback_mt;
1621
1622         if (area->nr_free == 0)
1623                 return -1;
1624
1625         *can_steal = false;
1626         for (i = 0;; i++) {
1627                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1628                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1629                         break;
1630
1631                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1632                         continue;
1633
1634                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1635                         *can_steal = true;
1636
1637                 if (!only_stealable)
1638                         return fallback_mt;
1639
1640                 if (*can_steal)
1641                         return fallback_mt;
1642         }
1643
1644         return -1;
1645 }
1646
1647 /*
1648  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1649  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1650  */
1651 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1652                                 unsigned int alloc_order)
1653 {
1654         int mt;
1655         unsigned long max_managed, flags;
1656
1657         /*
1658          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1659          * Check is race-prone but harmless.
1660          */
1661         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1662         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1663                 return;
1664
1665         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1666
1667         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1668         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1669                 goto out_unlock;
1670
1671         /* Yoink! */
1672         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1673         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1674                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1675                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1676                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1677                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1678         }
1679
1680 out_unlock:
1681         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1686  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1687  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1688  * to recover from than an OOM.
1689  */
1690 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1691 {
1692         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1693         unsigned long flags;
1694         struct zoneref *z;
1695         struct zone *zone;
1696         struct page *page;
1697         int order;
1698
1699         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1700                                                                 ac->nodemask) {
1701                 /* Preserve at least one pageblock */
1702                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1703                         continue;
1704
1705                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1706                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1707                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1708
1709                         if (list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
1710                                 continue;
1711
1712                         page = list_entry(area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC].next,
1713                                                 struct page, lru);
1714
1715                         /*
1716                          * It should never happen but changes to locking could
1717                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1718                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1719                          * and watch for underflows.
1720                          */
1721                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1722                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1723
1724                         /*
1725                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1726                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1727                          * is doing the work and needs the pages. More
1728                          * importantly, if the block was always converted to
1729                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1730                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1731                          * may increase.
1732                          */
1733                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1734                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1735                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1736                         return;
1737                 }
1738                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1739         }
1740 }
1741
1742 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1743 static inline struct page *
1744 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1745 {
1746         struct free_area *area;
1747         unsigned int current_order;
1748         struct page *page;
1749         int fallback_mt;
1750         bool can_steal;
1751
1752         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1753         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1754                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1755                                 --current_order) {
1756                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1757                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1758                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1759                 if (fallback_mt == -1)
1760                         continue;
1761
1762                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1763                                                 struct page, lru);
1764                 if (can_steal)
1765                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1766
1767                 /* Remove the page from the freelists */
1768                 area->nr_free--;
1769                 list_del(&page->lru);
1770                 rmv_page_order(page);
1771
1772                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1773                                         start_migratetype);
1774                 /*
1775                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1776                  * migratetype depending on the decisions in
1777                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1778                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1779                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1780                  */
1781                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1782
1783                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1784                         start_migratetype, fallback_mt);
1785
1786                 return page;
1787         }
1788
1789         return NULL;
1790 }
1791
1792 /*
1793  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1794  * Call me with the zone->lock already held.
1795  */
1796 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1797                                 int migratetype, gfp_t gfp_flags)
1798 {
1799         struct page *page;
1800
1801         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1802         if (unlikely(!page)) {
1803                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1804                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1805
1806                 if (!page)
1807                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1808         }
1809
1810         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1811         return page;
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1816  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1817  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1818  */
1819 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1820                         unsigned long count, struct list_head *list,
1821                         int migratetype, bool cold)
1822 {
1823         int i;
1824
1825         spin_lock(&zone->lock);
1826         for (i = 0; i < count; ++i) {
1827                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype, 0);
1828                 if (unlikely(page == NULL))
1829                         break;
1830
1831                 /*
1832                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1833                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1834                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1835                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1836                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1837                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1838                  * properly.
1839                  */
1840                 if (likely(!cold))
1841                         list_add(&page->lru, list);
1842                 else
1843                         list_add_tail(&page->lru, list);
1844                 list = &page->lru;
1845                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1846                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1847                                               -(1 << order));
1848         }
1849         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1850         spin_unlock(&zone->lock);
1851         return i;
1852 }
1853
1854 #ifdef CONFIG_NUMA
1855 /*
1856  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1857  * currently executing processor on remote nodes after they have
1858  * expired.
1859  *
1860  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1861  * a single processor.
1862  */
1863 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1864 {
1865         unsigned long flags;
1866         int to_drain, batch;
1867
1868         local_irq_save(flags);
1869         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1870         to_drain = min(pcp->count, batch);
1871         if (to_drain > 0) {
1872                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1873                 pcp->count -= to_drain;
1874         }
1875         local_irq_restore(flags);
1876 }
1877 #endif
1878
1879 /*
1880  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1881  *
1882  * The processor must either be the current processor and the
1883  * thread pinned to the current processor or a processor that
1884  * is not online.
1885  */
1886 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1887 {
1888         unsigned long flags;
1889         struct per_cpu_pageset *pset;
1890         struct per_cpu_pages *pcp;
1891
1892         local_irq_save(flags);
1893         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1894
1895         pcp = &pset->pcp;
1896         if (pcp->count) {
1897                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1898                 pcp->count = 0;
1899         }
1900         local_irq_restore(flags);
1901 }
1902
1903 /*
1904  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1905  *
1906  * The processor must either be the current processor and the
1907  * thread pinned to the current processor or a processor that
1908  * is not online.
1909  */
1910 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1911 {
1912         struct zone *zone;
1913
1914         for_each_populated_zone(zone) {
1915                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1916         }
1917 }
1918
1919 /*
1920  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1921  *
1922  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1923  * the single zone's pages.
1924  */
1925 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1926 {
1927         int cpu = smp_processor_id();
1928
1929         if (zone)
1930                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1931         else
1932                 drain_pages(cpu);
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1937  *
1938  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1939  *
1940  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1941  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1942  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1943  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1944  * before the call to on_each_cpu_mask().
1945  */
1946 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1947 {
1948         int cpu;
1949
1950         /*
1951          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1952          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1953          */
1954         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1955
1956         /*
1957          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1958          * as offline notification will cause the notified
1959          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1960          * disables preemption as part of its processing
1961          */
1962         for_each_online_cpu(cpu) {
1963                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1964                 struct zone *z;
1965                 bool has_pcps = false;
1966
1967                 if (zone) {
1968                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1969                         if (pcp->pcp.count)
1970                                 has_pcps = true;
1971                 } else {
1972                         for_each_populated_zone(z) {
1973                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1974                                 if (pcp->pcp.count) {
1975                                         has_pcps = true;
1976                                         break;
1977                                 }
1978                         }
1979                 }
1980
1981                 if (has_pcps)
1982                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1983                 else
1984                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1985         }
1986         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1987                                                                 zone, 1);
1988 }
1989
1990 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1991
1992 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1993 {
1994         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1995         unsigned long flags;
1996         unsigned int order, t;
1997         struct list_head *curr;
1998
1999         if (zone_is_empty(zone))
2000                 return;
2001
2002         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2003
2004         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2005         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2006                 if (pfn_valid(pfn)) {
2007                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2008
2009                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2010                                 swsusp_unset_page_free(page);
2011                 }
2012
2013         for_each_migratetype_order(order, t) {
2014                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
2015                         unsigned long i;
2016
2017                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
2018                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2019                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2020                 }
2021         }
2022         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2023 }
2024 #endif /* CONFIG_PM */
2025
2026 /*
2027  * Free a 0-order page
2028  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2029  */
2030 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2031 {
2032         struct zone *zone = page_zone(page);
2033         struct per_cpu_pages *pcp;
2034         unsigned long flags;
2035         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2036         int migratetype;
2037
2038         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2039                 return;
2040
2041         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2042         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2043         local_irq_save(flags);
2044         __count_vm_event(PGFREE);
2045
2046         /*
2047          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2048          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2049          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2050          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2051          * excessively into the page allocator
2052          */
2053         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2054                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2055                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2056                         goto out;
2057                 }
2058                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2059         }
2060
2061         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2062         if (!cold)
2063                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2064         else
2065                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2066         pcp->count++;
2067         if (pcp->count >= pcp->high) {
2068                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2069                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2070                 pcp->count -= batch;
2071         }
2072
2073 out:
2074         local_irq_restore(flags);
2075 }
2076
2077 /*
2078  * Free a list of 0-order pages
2079  */
2080 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2081 {
2082         struct page *page, *next;
2083
2084         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2085                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2086                 free_hot_cold_page(page, cold);
2087         }
2088 }
2089
2090 /*
2091  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2092  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2093  * Each sub-page must be freed individually.
2094  *
2095  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2096  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2097  */
2098 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2099 {
2100         int i;
2101         gfp_t gfp_mask;
2102
2103         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2104         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2105
2106 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2107         /*
2108          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2109          * otherwise free the whole shadow.
2110          */
2111         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2112                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2113 #endif
2114
2115         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2116         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2117         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2118                 set_page_refcounted(page + i);
2119                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2120         }
2121 }
2122 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2123
2124 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2125 {
2126         unsigned long watermark;
2127         struct zone *zone;
2128         int mt;
2129
2130         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2131
2132         zone = page_zone(page);
2133         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2134
2135         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2136                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2137                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2138                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2139                         return 0;
2140
2141                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2142         }
2143
2144         /* Remove page from free list */
2145         list_del(&page->lru);
2146         zone->free_area[order].nr_free--;
2147         rmv_page_order(page);
2148
2149         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2150
2151         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2152         if (order >= pageblock_order - 1) {
2153                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2154                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2155                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2156                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2157                                 set_pageblock_migratetype(page,
2158                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2159                 }
2160         }
2161
2162
2163         return 1UL << order;
2164 }
2165
2166 /*
2167  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2168  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2169  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2170  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2171  * are enabled.
2172  *
2173  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2174  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2175  */
2176 int split_free_page(struct page *page)
2177 {
2178         unsigned int order;
2179         int nr_pages;
2180
2181         order = page_order(page);
2182
2183         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2184         if (!nr_pages)
2185                 return 0;
2186
2187         /* Split into individual pages */
2188         set_page_refcounted(page);
2189         split_page(page, order);
2190         return nr_pages;
2191 }
2192
2193 /*
2194  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2195  */
2196 static inline
2197 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2198                         struct zone *zone, unsigned int order,
2199                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2200 {
2201         unsigned long flags;
2202         struct page *page;
2203         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2204
2205         if (likely(order == 0)) {
2206                 struct per_cpu_pages *pcp;
2207                 struct list_head *list;
2208
2209                 local_irq_save(flags);
2210                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2211                 list = &pcp->lists[migratetype];
2212                 if (list_empty(list)) {
2213                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2214                                         pcp->batch, list,
2215                                         migratetype, cold);
2216                         if (unlikely(list_empty(list)))
2217                                 goto failed;
2218                 }
2219
2220                 if (cold)
2221                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2222                 else
2223                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2224
2225                 list_del(&page->lru);
2226                 pcp->count--;
2227         } else {
2228                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2229                         /*
2230                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2231                          *
2232                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2233                          * properly detect and handle allocation failures.
2234                          *
2235                          * We most definitely don't want callers attempting to
2236                          * allocate greater than order-1 page units with
2237                          * __GFP_NOFAIL.
2238                          */
2239                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2240                 }
2241                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2242
2243                 page = NULL;
2244                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2245                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2246                         if (page)
2247                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2248                 }
2249                 if (!page)
2250                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, gfp_flags);
2251                 spin_unlock(&zone->lock);
2252                 if (!page)
2253                         goto failed;
2254                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2255                                           get_pcppage_migratetype(page));
2256         }
2257
2258         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2259         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2260             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2261                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2262
2263         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2264         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2265         local_irq_restore(flags);
2266
2267         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2268         return page;
2269
2270 failed:
2271         local_irq_restore(flags);
2272         return NULL;
2273 }
2274
2275 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2276
2277 static struct {
2278         struct fault_attr attr;
2279
2280         u32 ignore_gfp_highmem;
2281         u32 ignore_gfp_reclaim;
2282         u32 min_order;
2283 } fail_page_alloc = {
2284         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2285         .ignore_gfp_reclaim = 1,
2286         .ignore_gfp_highmem = 1,
2287         .min_order = 1,
2288 };
2289
2290 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2291 {
2292         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2293 }
2294 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2295
2296 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2297 {
2298         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2299                 return false;
2300         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2301                 return false;
2302         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2303                 return false;
2304         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2305                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2306                 return false;
2307
2308         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2309 }
2310
2311 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2312
2313 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2314 {
2315         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2316         struct dentry *dir;
2317
2318         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2319                                         &fail_page_alloc.attr);
2320         if (IS_ERR(dir))
2321                 return PTR_ERR(dir);
2322
2323         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2324                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2325                 goto fail;
2326         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2327                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2328                 goto fail;
2329         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2330                                 &fail_page_alloc.min_order))
2331                 goto fail;
2332
2333         return 0;
2334 fail:
2335         debugfs_remove_recursive(dir);
2336
2337         return -ENOMEM;
2338 }
2339
2340 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2341
2342 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2343
2344 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2345
2346 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2347 {
2348         return false;
2349 }
2350
2351 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2352
2353 /*
2354  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2355  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2356  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2357  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2358  */
2359 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2360                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2361                         long free_pages)
2362 {
2363         long min = mark;
2364         int o;
2365         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2366
2367         /* free_pages may go negative - that's OK */
2368         free_pages -= (1 << order) - 1;
2369
2370         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2371                 min -= min / 2;
2372
2373         /*
2374          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2375          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2376          * atomic reserve but it avoids a search.
2377          */
2378         if (likely(!alloc_harder))
2379                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2380         else
2381                 min -= min / 4;
2382
2383 #ifdef CONFIG_CMA
2384         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2385         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2386                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2387 #endif
2388
2389         /*
2390          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2391          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2392          * even if a suitable page happened to be free.
2393          */
2394         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2395                 return false;
2396
2397         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2398         if (!order)
2399                 return true;
2400
2401         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2402         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2403                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2404                 int mt;
2405
2406                 if (!area->nr_free)
2407                         continue;
2408
2409                 if (alloc_harder)
2410                         return true;
2411
2412                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2413                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2414                                 return true;
2415                 }
2416
2417 #ifdef CONFIG_CMA
2418                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2419                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2420                         return true;
2421                 }
2422 #endif
2423         }
2424         return false;
2425 }
2426
2427 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2428                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2429 {
2430         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2431                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2432 }
2433
2434 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2435                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2436 {
2437         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2438
2439         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2440                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2441
2442         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2443                                                                 free_pages);
2444 }
2445
2446 #ifdef CONFIG_NUMA
2447 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2448 {
2449         return local_zone->node == zone->node;
2450 }
2451
2452 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2453 {
2454         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2455                                 RECLAIM_DISTANCE;
2456 }
2457 #else   /* CONFIG_NUMA */
2458 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2459 {
2460         return true;
2461 }
2462
2463 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2464 {
2465         return true;
2466 }
2467 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2468
2469 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2470 {
2471         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2472
2473         do {
2474                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2475                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2476                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2477                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2478         } while (zone++ != preferred_zone);
2479 }
2480
2481 /*
2482  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2483  * a page.
2484  */
2485 static struct page *
2486 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2487                                                 const struct alloc_context *ac)
2488 {
2489         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2490         struct zoneref *z;
2491         struct page *page = NULL;
2492         struct zone *zone;
2493         int nr_fair_skipped = 0;
2494         bool zonelist_rescan;
2495
2496 zonelist_scan:
2497         zonelist_rescan = false;
2498
2499         /*
2500          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2501          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2502          */
2503         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2504                                                                 ac->nodemask) {
2505                 unsigned long mark;
2506
2507                 if (cpusets_enabled() &&
2508                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2509                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2510                                 continue;
2511                 /*
2512                  * Distribute pages in proportion to the individual
2513                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2514                  * page was allocated in should have no effect on the
2515                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2516                  */
2517                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2518                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2519                                 break;
2520                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2521                                 nr_fair_skipped++;
2522                                 continue;
2523                         }
2524                 }
2525                 /*
2526                  * When allocating a page cache page for writing, we
2527                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2528                  * limit, such that no single zone holds more than its
2529                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2530                  * The dirty limits take into account the zone's
2531                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2532                  * should be able to balance it without having to
2533                  * write pages from its LRU list.
2534                  *
2535                  * This may look like it could increase pressure on
2536                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2537                  * before they are full.  But the pages that do spill
2538                  * over are limited as the lower zones are protected
2539                  * by this very same mechanism.  It should not become
2540                  * a practical burden to them.
2541                  *
2542                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2543                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2544                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2545                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2546                  * zones are together not big enough to reach the
2547                  * global limit.  The proper fix for these situations
2548                  * will require awareness of zones in the
2549                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2550                  */
2551                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2552                         continue;
2553
2554                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2555                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2556                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2557                         int ret;
2558
2559                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2560                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2561                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2562                                 goto try_this_zone;
2563
2564                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2565                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2566                                 continue;
2567
2568                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2569                         switch (ret) {
2570                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2571                                 /* did not scan */
2572                                 continue;
2573                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2574                                 /* scanned but unreclaimable */
2575                                 continue;
2576                         default:
2577                                 /* did we reclaim enough */
2578                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2579                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2580                                         goto try_this_zone;
2581
2582                                 continue;
2583                         }
2584                 }
2585
2586 try_this_zone:
2587                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2588                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2589                 if (page) {
2590                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2591                                 goto try_this_zone;
2592
2593                         /*
2594                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2595                          * if the pageblock should be reserved for the future
2596                          */
2597                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2598                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2599
2600                         return page;
2601                 }
2602         }
2603
2604         /*
2605          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2606          * local node.  However, the local node might have free pages left
2607          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2608          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2609          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2610          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2611          */
2612         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2613                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2614                 if (nr_fair_skipped) {
2615                         zonelist_rescan = true;
2616                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2617                 }
2618                 if (nr_online_nodes > 1)
2619                         zonelist_rescan = true;
2620         }
2621
2622         if (zonelist_rescan)
2623                 goto zonelist_scan;
2624
2625         return NULL;
2626 }
2627
2628 /*
2629  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2630  * meminfo in irq context.
2631  */
2632 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2633 {
2634         bool ret = false;
2635
2636 #if NODES_SHIFT > 8
2637         ret = in_interrupt();
2638 #endif
2639         return ret;
2640 }
2641
2642 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2643                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2644                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2645
2646 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2647 {
2648         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2649
2650         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2651             debug_guardpage_minorder() > 0)
2652                 return;
2653
2654         /*
2655          * This documents exceptions given to allocations in certain
2656          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2657          * of allowed nodes.
2658          */
2659         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2660                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2661                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2662                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2663         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2664                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2665
2666         if (fmt) {
2667                 struct va_format vaf;
2668                 va_list args;
2669
2670                 va_start(args, fmt);
2671
2672                 vaf.fmt = fmt;
2673                 vaf.va = &args;
2674
2675                 pr_warn("%pV", &vaf);
2676
2677                 va_end(args);
2678         }
2679
2680         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:0x%x\n",
2681                 current->comm, order, gfp_mask);
2682
2683         dump_stack();
2684         if (!should_suppress_show_mem())
2685                 show_mem(filter);
2686 }
2687
2688 static inline struct page *
2689 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2690         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2691 {
2692         struct oom_control oc = {
2693                 .zonelist = ac->zonelist,
2694                 .nodemask = ac->nodemask,
2695                 .gfp_mask = gfp_mask,
2696                 .order = order,
2697         };
2698         struct page *page;
2699
2700         *did_some_progress = 0;
2701
2702         /*
2703          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2704          * making progress for us.
2705          */
2706         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2707                 *did_some_progress = 1;
2708                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2709                 return NULL;
2710         }
2711
2712         /*
2713          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2714          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2715          * we're still under heavy pressure.
2716          */
2717         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2718                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2719         if (page)
2720                 goto out;
2721
2722         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2723                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2724                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2725                         goto out;
2726                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2727                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2728                         goto out;
2729                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2730                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2731                         goto out;
2732                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2733                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2734                         /*
2735                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2736                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2737                          * keep looping as per tradition.
2738                          */
2739                         *did_some_progress = 1;
2740                         goto out;
2741                 }
2742                 if (pm_suspended_storage())
2743                         goto out;
2744                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2745                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2746                         goto out;
2747         }
2748         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2749         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2750                 *did_some_progress = 1;
2751 out:
2752         mutex_unlock(&oom_lock);
2753         return page;
2754 }
2755
2756 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2757 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2758 static struct page *
2759 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2760                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2761                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2762                 bool *deferred_compaction)
2763 {
2764         unsigned long compact_result;
2765         struct page *page;
2766
2767         if (!order)
2768                 return NULL;
2769
2770         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2771         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2772                                                 mode, contended_compaction);
2773         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2774
2775         switch (compact_result) {
2776         case COMPACT_DEFERRED:
2777                 *deferred_compaction = true;
2778                 /* fall-through */
2779         case COMPACT_SKIPPED:
2780                 return NULL;
2781         default:
2782                 break;
2783         }
2784
2785         /*
2786          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2787          * count a compaction stall
2788          */
2789         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2790
2791         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2792                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2793
2794         if (page) {
2795                 struct zone *zone = page_zone(page);
2796
2797                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2798                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2799                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2800                 return page;
2801         }
2802
2803         /*
2804          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2805          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2806          */
2807         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2808
2809         cond_resched();
2810
2811         return NULL;
2812 }
2813 #else
2814 static inline struct page *
2815 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2816                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2817                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2818                 bool *deferred_compaction)
2819 {
2820         return NULL;
2821 }
2822 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2823
2824 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2825 static int
2826 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2827                                         const struct alloc_context *ac)
2828 {
2829         struct reclaim_state reclaim_state;
2830         int progress;
2831
2832         cond_resched();
2833
2834         /* We now go into synchronous reclaim */
2835         cpuset_memory_pressure_bump();
2836         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2837         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2838         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2839         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2840
2841         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2842                                                                 ac->nodemask);
2843
2844         current->reclaim_state = NULL;
2845         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2846         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2847
2848         cond_resched();
2849
2850         return progress;
2851 }
2852
2853 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2854 static inline struct page *
2855 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2856                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2857                 unsigned long *did_some_progress)
2858 {
2859         struct page *page = NULL;
2860         bool drained = false;
2861
2862         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2863         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2864                 return NULL;
2865
2866 retry:
2867         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2868                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2869
2870         /*
2871          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2872          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2873          * Shrink them them and try again
2874          */
2875         if (!page && !drained) {
2876                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2877                 drain_all_pages(NULL);
2878                 drained = true;
2879                 goto retry;
2880         }
2881
2882         return page;
2883 }
2884
2885 /*
2886  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2887  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2888  */
2889 static inline struct page *
2890 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2891                                 const struct alloc_context *ac)
2892 {
2893         struct page *page;
2894
2895         do {
2896                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2897                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2898
2899                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2900                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2901                                                                         HZ/50);
2902         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2903
2904         return page;
2905 }
2906
2907 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2908 {
2909         struct zoneref *z;
2910         struct zone *zone;
2911
2912         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2913                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2914                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2915 }
2916
2917 static inline int
2918 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2919 {
2920         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2921
2922         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2923         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2924
2925         /*
2926          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2927          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2928          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2929          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2930          */
2931         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2932
2933         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2934                 /*
2935                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2936                  * if it can't schedule.
2937                  */
2938                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2939                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2940                 /*
2941                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2942                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2943                  */
2944                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2945         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2946                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2947
2948         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2949                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2950                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2951                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2952                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2953                 else if (!in_interrupt() &&
2954                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2955                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2956                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2957         }
2958 #ifdef CONFIG_CMA
2959         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2960                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2961 #endif
2962         return alloc_flags;
2963 }
2964
2965 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2966 {
2967         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2968 }
2969
2970 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2971 {
2972         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2973 }
2974
2975 static inline struct page *
2976 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2977                                                 struct alloc_context *ac)
2978 {
2979         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
2980         struct page *page = NULL;
2981         int alloc_flags;
2982         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2983         unsigned long did_some_progress;
2984         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2985         bool deferred_compaction = false;
2986         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2987
2988         /*
2989          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2990          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2991          * be using allocators in order of preference for an area that is
2992          * too large.
2993          */
2994         if (order >= MAX_ORDER) {
2995                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2996                 return NULL;
2997         }
2998
2999         /*
3000          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3001          * callers that are not in atomic context.
3002          */
3003         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3004                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3005                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3006
3007         /*
3008          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3009          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3010          * speculative node-specific allocation.
3011          */
3012         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3013                 goto nopage;
3014
3015 retry:
3016         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3017                 wake_all_kswapds(order, ac);
3018
3019         /*
3020          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3021          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3022          * to how we want to proceed.
3023          */
3024         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3025
3026         /*
3027          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3028          * cpusets.
3029          */
3030         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3031                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3032                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3033                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3034                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3035         }
3036
3037         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3038         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3039                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3040         if (page)
3041                 goto got_pg;
3042
3043         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3044         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3045                 /*
3046                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3047                  * the allocation is high priority and these type of
3048                  * allocations are system rather than user orientated
3049                  */
3050                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3051
3052                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3053
3054                 if (page) {
3055                         goto got_pg;
3056                 }
3057         }
3058
3059         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3060         if (!can_direct_reclaim) {
3061                 /*
3062                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3063                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3064                  * type of allocation to fail.
3065                  */
3066                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3067                 goto nopage;
3068         }
3069
3070         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3071         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3072                 goto nopage;
3073
3074         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3075         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3076                 goto nopage;
3077
3078         /*
3079          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3080          * attempts after direct reclaim are synchronous
3081          */
3082         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3083                                         migration_mode,
3084                                         &contended_compaction,
3085                                         &deferred_compaction);
3086         if (page)
3087                 goto got_pg;
3088
3089         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3090         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3091                 /*
3092                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3093                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3094                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3095                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3096                  * instead of entering direct reclaim.
3097                  */
3098                 if (deferred_compaction)
3099                         goto nopage;
3100
3101                 /*
3102                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3103                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3104                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3105                  * so we fallback to base pages instead.
3106                  */
3107                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3108                         goto nopage;
3109
3110                 /*
3111                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3112                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3113                  * khugepaged trying to collapse.
3114                  */
3115                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3116                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3117                         goto nopage;
3118         }
3119
3120         /*
3121          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3122          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3123          * khugepaged trying to collapse.
3124          */
3125         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3126                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3127
3128         /* Try direct reclaim and then allocating */
3129         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3130                                                         &did_some_progress);
3131         if (page)
3132                 goto got_pg;
3133
3134         /* Do not loop if specifically requested */
3135         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3136                 goto noretry;
3137
3138         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3139         pages_reclaimed += did_some_progress;
3140         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3141             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3142                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3143                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3144                 goto retry;
3145         }
3146
3147         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3148         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3149         if (page)
3150                 goto got_pg;
3151
3152         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3153         if (did_some_progress)
3154                 goto retry;
3155
3156 noretry:
3157         /*
3158          * High-order allocations do not necessarily loop after
3159          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3160          * being called after reclaim so call directly if necessary
3161          */
3162         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3163                                             ac, migration_mode,
3164                                             &contended_compaction,
3165                                             &deferred_compaction);
3166         if (page)
3167                 goto got_pg;
3168 nopage:
3169         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3170 got_pg:
3171         return page;
3172 }
3173
3174 /*
3175  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3176  */
3177 struct page *
3178 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3179                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3180 {
3181         struct zoneref *preferred_zoneref;
3182         struct page *page = NULL;
3183         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3184         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3185         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3186         struct alloc_context ac = {
3187                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3188                 .nodemask = nodemask,
3189                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3190         };
3191
3192         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3193
3194         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3195
3196         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3197
3198         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3199                 return NULL;
3200
3201         /*
3202          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3203          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3204          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3205          */
3206         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3207                 return NULL;
3208
3209         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3210                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3211
3212 retry_cpuset:
3213         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3214
3215         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3216         ac.zonelist = zonelist;
3217
3218         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3219         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3220
3221         /* The preferred zone is used for statistics later */
3222         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3223                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3224                                 &ac.preferred_zone);
3225         if (!ac.preferred_zone)
3226                 goto out;
3227         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3228
3229         /* First allocation attempt */
3230         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3231         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3232         if (unlikely(!page)) {
3233                 /*
3234                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3235                  * can deadlock because I/O on the device might not
3236                  * complete.
3237                  */
3238                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3239                 ac.spread_dirty_pages = false;
3240
3241                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3242         }
3243
3244         if (kmemcheck_enabled && page)
3245                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3246
3247         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3248
3249 out:
3250         /*
3251          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3252          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3253          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3254          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3255          */
3256         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3257                 goto retry_cpuset;
3258
3259         return page;
3260 }
3261 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3262
3263 /*
3264  * Common helper functions.
3265  */
3266 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3267 {
3268         struct page *page;
3269
3270         /*
3271          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3272          * a highmem page
3273          */
3274         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3275
3276         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3277         if (!page)
3278                 return 0;
3279         return (unsigned long) page_address(page);
3280 }
3281 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3282
3283 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3284 {
3285         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3286 }
3287 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3288
3289 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3290 {
3291         if (put_page_testzero(page)) {
3292                 if (order == 0)
3293                         free_hot_cold_page(page, false);
3294                 else
3295                         __free_pages_ok(page, order);
3296         }
3297 }
3298
3299 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3300
3301 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3302 {
3303         if (addr != 0) {
3304                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3305                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3306         }
3307 }
3308
3309 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3310
3311 /*
3312  * Page Fragment:
3313  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3314  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3315  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3316  *
3317  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3318  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3319  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3320  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3321  */
3322 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3323                                        gfp_t gfp_mask)
3324 {
3325         struct page *page = NULL;
3326         gfp_t gfp = gfp_mask;
3327
3328 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3329         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3330                     __GFP_NOMEMALLOC;
3331         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3332                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3333         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3334 #endif
3335         if (unlikely(!page))
3336                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3337
3338         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3339
3340         return page;
3341 }
3342
3343 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3344                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3345 {
3346         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3347         struct page *page;
3348         int offset;
3349
3350         if (unlikely(!nc->va)) {
3351 refill:
3352                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3353                 if (!page)
3354                         return NULL;
3355
3356 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3357                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3358                 size = nc->size;
3359 #endif
3360                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3361                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3362                  */
3363                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3364
3365                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3366                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3367                 nc->pagecnt_bias = size;
3368                 nc->offset = size;
3369         }
3370
3371         offset = nc->offset - fragsz;
3372         if (unlikely(offset < 0)) {
3373                 page = virt_to_page(nc->va);
3374
3375                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3376                         goto refill;
3377
3378 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3379                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3380                 size = nc->size;
3381 #endif
3382                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3383                 atomic_set(&page->_count, size);
3384
3385                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3386                 nc->pagecnt_bias = size;
3387                 offset = size - fragsz;
3388         }
3389
3390         nc->pagecnt_bias--;
3391         nc->offset = offset;
3392
3393         return nc->va + offset;
3394 }
3395 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3396
3397 /*
3398  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3399  */
3400 void __free_page_frag(void *addr)
3401 {
3402         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3403
3404         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3405                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3406 }
3407 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3408
3409 /*
3410  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3411  * of the current memory cgroup.
3412  *
3413  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3414  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3415  */
3416 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3417 {
3418         struct page *page;
3419
3420         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3421         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3422                 __free_pages(page, order);
3423                 page = NULL;
3424         }
3425         return page;
3426 }
3427
3428 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3429 {
3430         struct page *page;
3431
3432         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3433         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3434                 __free_pages(page, order);
3435                 page = NULL;
3436         }
3437         return page;
3438 }
3439
3440 /*
3441  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3442  * alloc_kmem_pages.
3443  */
3444 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3445 {
3446         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3447         __free_pages(page, order);
3448 }
3449
3450 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3451 {
3452         if (addr != 0) {
3453                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3454                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3455         }
3456 }
3457
3458 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3459                 size_t size)
3460 {
3461         if (addr) {
3462                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3463                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3464
3465                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3466                 while (used < alloc_end) {
3467                         free_page(used);
3468                         used += PAGE_SIZE;
3469                 }
3470         }
3471         return (void *)addr;
3472 }
3473
3474 /**
3475  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3476  * @size: the number of bytes to allocate
3477  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3478  *
3479  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3480  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3481  * allocate memory in power-of-two pages.
3482  *
3483  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3484  *
3485  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3486  */
3487 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3488 {
3489         unsigned int order = get_order(size);
3490         unsigned long addr;
3491
3492         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3493         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3494 }
3495 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3496
3497 /**
3498  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3499  *                         pages on a node.
3500  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3501  * @size: the number of bytes to allocate
3502  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3503  *
3504  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3505  * back.
3506  */
3507 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3508 {
3509         unsigned int order = get_order(size);
3510         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3511         if (!p)
3512                 return NULL;
3513         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3514 }
3515
3516 /**
3517  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3518  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3519  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3520  *
3521  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3522  */
3523 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3524 {
3525         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3526         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3527
3528         while (addr < end) {
3529                 free_page(addr);
3530                 addr += PAGE_SIZE;
3531         }
3532 }
3533 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3534
3535 /**
3536  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3537  * @offset: The zone index of the highest zone
3538  *
3539  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3540  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3541  * zone, the number of pages is calculated as:
3542  *     managed_pages - high_pages
3543  */
3544 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3545 {
3546         struct zoneref *z;
3547         struct zone *zone;
3548
3549         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3550         unsigned long sum = 0;
3551
3552         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3553
3554         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3555                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3556                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3557                 if (size > high)
3558                         sum += size - high;
3559         }
3560
3561         return sum;
3562 }
3563
3564 /**
3565  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3566  *
3567  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3568  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3569  */
3570 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3571 {
3572         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3573 }
3574 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3575
3576 /**
3577  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3578  *
3579  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3580  * high watermark within all zones.
3581  */
3582 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3583 {
3584         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3585 }
3586
3587 static inline void show_node(struct zone *zone)
3588 {
3589         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3590                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3591 }
3592
3593 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3594 {
3595         val->totalram = totalram_pages;
3596         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3597         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3598         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3599         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3600         val->freehigh = nr_free_highpages();
3601         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3602 }
3603
3604 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3605
3606 #ifdef CONFIG_NUMA
3607 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3608 {
3609         int zone_type;          /* needs to be signed */
3610         unsigned long managed_pages = 0;
3611         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3612
3613         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3614                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3615         val->totalram = managed_pages;
3616         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3617         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3618 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3619         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3620         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3621                         NR_FREE_PAGES);
3622 #else
3623         val->totalhigh = 0;
3624         val->freehigh = 0;
3625 #endif
3626         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3627 }
3628 #endif
3629
3630 /*
3631  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3632  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3633  */
3634 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3635 {
3636         bool ret = false;
3637         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3638
3639         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3640                 goto out;
3641
3642         do {
3643                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3644                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3645         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3646 out:
3647         return ret;
3648 }
3649
3650 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3651
3652 static void show_migration_types(unsigned char type)
3653 {
3654         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3655                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3656                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3657                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3658 #ifdef CONFIG_CMA
3659                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3660 #endif
3661 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3662                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3663 #endif
3664         };
3665         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3666         char *p = tmp;
3667         int i;
3668
3669         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3670                 if (type & (1 << i))
3671                         *p++ = types[i];
3672         }
3673
3674         *p = '\0';
3675         printk("(%s) ", tmp);
3676 }
3677
3678 /*
3679  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3680  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3681  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3682  *
3683  * Bits in @filter:
3684  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3685  *   cpuset.
3686  */
3687 void show_free_areas(unsigned int filter)
3688 {
3689         unsigned long free_pcp = 0;
3690         int cpu;
3691         struct zone *zone;
3692
3693         for_each_populated_zone(zone) {
3694                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3695                         continue;
3696
3697                 for_each_online_cpu(cpu)
3698                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3699         }
3700
3701         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3702                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3703                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3704                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3705                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3706                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3707                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3708                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3709                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3710                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3711                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3712                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3713                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3714                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3715                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3716                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3717                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3718                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3719                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3720                 global_page_state(NR_SHMEM),
3721                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3722                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3723                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3724                 free_pcp,
3725                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3726
3727         for_each_populated_zone(zone) {
3728                 int i;
3729
3730                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3731                         continue;
3732
3733                 free_pcp = 0;
3734                 for_each_online_cpu(cpu)
3735                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3736
3737                 show_node(zone);
3738                 printk("%s"
3739                         " free:%lukB"
3740                         " min:%lukB"
3741                         " low:%lukB"
3742                         " high:%lukB"
3743                         " active_anon:%lukB"
3744                         " inactive_anon:%lukB"
3745                         " active_file:%lukB"
3746                         " inactive_file:%lukB"
3747                         " unevictable:%lukB"
3748                         " isolated(anon):%lukB"
3749                         " isolated(file):%lukB"
3750                         " present:%lukB"
3751                         " managed:%lukB"
3752                         " mlocked:%lukB"
3753                         " dirty:%lukB"
3754                         " writeback:%lukB"
3755                         " mapped:%lukB"
3756                         " shmem:%lukB"
3757                         " slab_reclaimable:%lukB"
3758                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3759                         " kernel_stack:%lukB"
3760                         " pagetables:%lukB"
3761                         " unstable:%lukB"
3762                         " bounce:%lukB"
3763                         " free_pcp:%lukB"
3764                         " local_pcp:%ukB"
3765                         " free_cma:%lukB"
3766                         " writeback_tmp:%lukB"
3767                         " pages_scanned:%lu"
3768                         " all_unreclaimable? %s"
3769                         "\n",
3770                         zone->name,
3771                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3772                         K(min_wmark_pages(zone)),
3773                         K(low_wmark_pages(zone)),
3774                         K(high_wmark_pages(zone)),
3775                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3776                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3777                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3778                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3779                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3780                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3781                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3782                         K(zone->present_pages),
3783                         K(zone->managed_pages),
3784                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3785                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3786                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3787                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3788                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3789                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3790                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3791                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3792                                 THREAD_SIZE / 1024,
3793                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3794                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3795                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3796                         K(free_pcp),
3797                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3798                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3799                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3800                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3801                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3802                         );
3803                 printk("lowmem_reserve[]:");
3804                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3805                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3806                 printk("\n");
3807         }
3808
3809         for_each_populated_zone(zone) {
3810                 unsigned int order;
3811                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3812                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3813
3814                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3815                         continue;
3816                 show_node(zone);
3817                 printk("%s: ", zone->name);
3818
3819                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3820                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3821                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3822                         int type;
3823
3824                         nr[order] = area->nr_free;
3825                         total += nr[order] << order;
3826
3827                         types[order] = 0;
3828                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3829                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3830                                         types[order] |= 1 << type;
3831                         }
3832                 }
3833                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3834                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3835                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3836                         if (nr[order])
3837                                 show_migration_types(types[order]);
3838                 }
3839                 printk("= %lukB\n", K(total));
3840         }
3841
3842         hugetlb_show_meminfo();
3843
3844         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3845
3846         show_swap_cache_info();
3847 }
3848
3849 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3850 {
3851         zoneref->zone = zone;
3852         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3853 }
3854
3855 /*
3856  * Builds allocation fallback zone lists.
3857  *
3858  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3859  */
3860 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3861                                 int nr_zones)
3862 {
3863         struct zone *zone;
3864         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3865
3866         do {
3867                 zone_type--;
3868                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3869                 if (populated_zone(zone)) {
3870                         zoneref_set_zone(zone,
3871                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3872                         check_highest_zone(zone_type);
3873                 }
3874         } while (zone_type);
3875
3876         return nr_zones;
3877 }
3878
3879
3880 /*
3881  *  zonelist_order:
3882  *  0 = automatic detection of better ordering.
3883  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3884  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3885  *
3886  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3887  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3888  */
3889 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3890 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3891 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3892
3893 /* zonelist order in the kernel.
3894  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3895  */
3896 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3897 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3898
3899
3900 #ifdef CONFIG_NUMA
3901 /* The value user specified ....changed by config */
3902 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3903 /* string for sysctl */
3904 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3905 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3906
3907 /*
3908  * interface for configure zonelist ordering.
3909  * command line option "numa_zonelist_order"
3910  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3911  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3912  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3913  */
3914
3915 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3916 {
3917         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3918                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3919         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3920                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3921         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3922                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3923         } else {
3924                 printk(KERN_WARNING
3925                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3926                         "%s\n", s);
3927                 return -EINVAL;
3928         }
3929         return 0;
3930 }
3931
3932 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3933 {
3934         int ret;
3935
3936         if (!s)
3937                 return 0;
3938
3939         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3940         if (ret == 0)
3941                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3942
3943         return ret;
3944 }
3945 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3946
3947 /*
3948  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3949  */
3950 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3951                 void __user *buffer, size_t *length,
3952                 loff_t *ppos)
3953 {
3954         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3955         int ret;
3956         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3957
3958         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3959         if (write) {
3960                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3961                         ret = -EINVAL;
3962                         goto out;
3963                 }
3964                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3965         }
3966         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3967         if (ret)
3968                 goto out;
3969         if (write) {
3970                 int oldval = user_zonelist_order;
3971
3972                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3973                 if (ret) {
3974                         /*
3975                          * bogus value.  restore saved string
3976                          */
3977                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3978                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3979                         user_zonelist_order = oldval;
3980                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3981                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3982                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3983                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3984                 }
3985         }
3986 out:
3987         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3988         return ret;
3989 }
3990
3991
3992 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3993 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3994
3995 /**
3996  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3997  * @node: node whose fallback list we're appending
3998  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3999  *
4000  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4001  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4002  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4003  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4004  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4005  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4006  * on them otherwise.
4007  * It returns -1 if no node is found.
4008  */
4009 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4010 {
4011         int n, val;
4012         int min_val = INT_MAX;
4013         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4014         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4015
4016         /* Use the local node if we haven't already */
4017         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4018                 node_set(node, *used_node_mask);
4019                 return node;
4020         }
4021
4022         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4023
4024                 /* Don't want a node to appear more than once */
4025                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4026                         continue;
4027
4028                 /* Use the distance array to find the distance */
4029                 val = node_distance(node, n);
4030
4031                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4032                 val += (n < node);
4033
4034                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4035                 tmp = cpumask_of_node(n);
4036                 if (!cpumask_empty(tmp))
4037                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4038
4039                 /* Slight preference for less loaded node */
4040                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4041                 val += node_load[n];
4042
4043                 if (val < min_val) {
4044                         min_val = val;
4045                         best_node = n;
4046                 }
4047         }
4048
4049         if (best_node >= 0)
4050                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4051
4052         return best_node;
4053 }
4054
4055
4056 /*
4057  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4058  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4059  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4060  */
4061 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4062 {
4063         int j;
4064         struct zonelist *zonelist;
4065
4066         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4067         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4068                 ;
4069         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4070         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4071         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4072 }
4073
4074 /*
4075  * Build gfp_thisnode zonelists
4076  */
4077 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4078 {
4079         int j;
4080         struct zonelist *zonelist;
4081
4082         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4083         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4084         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4085         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4086 }
4087
4088 /*
4089  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4090  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4091  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4092  * may still exist in local DMA zone.
4093  */
4094 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4095
4096 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4097 {
4098         int pos, j, node;
4099         int zone_type;          /* needs to be signed */
4100         struct zone *z;
4101         struct zonelist *zonelist;
4102
4103         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4104         pos = 0;
4105         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4106                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4107                         node = node_order[j];
4108                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4109                         if (populated_zone(z)) {
4110                                 zoneref_set_zone(z,
4111                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4112                                 check_highest_zone(zone_type);
4113                         }
4114                 }
4115         }
4116         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4117         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4118 }
4119
4120 #if defined(CONFIG_64BIT)
4121 /*
4122  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4123  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4124  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4125  */
4126 static int default_zonelist_order(void)
4127 {
4128         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4129 }
4130 #else
4131 /*
4132  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4133  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4134  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4135  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4136  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4137  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4138  */
4139 static int default_zonelist_order(void)
4140 {
4141         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4142 }
4143 #endif /* CONFIG_64BIT */
4144
4145 static void set_zonelist_order(void)
4146 {
4147         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4148                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4149         else
4150                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4151 }
4152
4153 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4154 {
4155         int j, node, load;
4156         enum zone_type i;
4157         nodemask_t used_mask;
4158         int local_node, prev_node;
4159         struct zonelist *zonelist;
4160         unsigned int order = current_zonelist_order;
4161
4162         /* initialize zonelists */
4163         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4164                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4165                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4166                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4167         }
4168
4169         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4170         local_node = pgdat->node_id;
4171         load = nr_online_nodes;
4172         prev_node = local_node;
4173         nodes_clear(used_mask);
4174
4175         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4176         j = 0;
4177
4178         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4179                 /*
4180                  * We don't want to pressure a particular node.
4181                  * So adding penalty to the first node in same
4182                  * distance group to make it round-robin.
4183                  */
4184                 if (node_distance(local_node, node) !=
4185                     node_distance(local_node, prev_node))
4186                         node_load[node] = load;
4187
4188                 prev_node = node;
4189                 load--;
4190                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4191                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4192                 else
4193                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4194         }
4195
4196         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4197                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4198                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4199         }
4200
4201         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4202 }
4203
4204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4205 /*
4206  * Return node id of node used for "local" allocations.
4207  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4208  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4209  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4210  */
4211 int local_memory_node(int node)
4212 {
4213         struct zone *zone;
4214
4215         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4216                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4217                                    NULL,
4218                                    &zone);
4219         return zone->node;
4220 }
4221 #endif
4222
4223 #else   /* CONFIG_NUMA */
4224
4225 static void set_zonelist_order(void)
4226 {
4227         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4228 }
4229
4230 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4231 {
4232         int node, local_node;
4233         enum zone_type j;
4234         struct zonelist *zonelist;
4235
4236         local_node = pgdat->node_id;
4237
4238         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4239         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4240
4241         /*
4242          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4243          * of all the other nodes.
4244          * We don't want to pressure a particular node, so when
4245          * building the zones for node N, we make sure that the
4246          * zones coming right after the local ones are those from
4247          * node N+1 (modulo N)
4248          */
4249         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4250                 if (!node_online(node))
4251                         continue;
4252                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4253         }
4254         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4255                 if (!node_online(node))
4256                         continue;
4257                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4258         }
4259
4260         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4261         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4262 }
4263
4264 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4265
4266 /*
4267  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4268  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4269  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4270  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4271  * with interrupts disabled.
4272  *
4273  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4274  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4275  * hotplugged processors.
4276  *
4277  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4278  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4279  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4280  */
4281 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4282 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4283 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4284
4285 /*
4286  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4287  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4288  */
4289 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4290
4291 /* return values int ....just for stop_machine() */
4292 static int __build_all_zonelists(void *data)
4293 {
4294         int nid;
4295         int cpu;
4296         pg_data_t *self = data;
4297
4298 #ifdef CONFIG_NUMA
4299         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4300 #endif
4301
4302         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4303                 build_zonelists(self);
4304         }
4305
4306         for_each_online_node(nid) {
4307                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4308
4309                 build_zonelists(pgdat);
4310         }
4311
4312         /*
4313          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4314          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4315          * each zone will be allocated later when the per cpu
4316          * allocator is available.
4317          *
4318          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4319          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4320          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4321          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4322          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4323          * (a chicken-egg dilemma).
4324          */
4325         for_each_possible_cpu(cpu) {
4326                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4327
4328 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4329                 /*
4330                  * We now know the "local memory node" for each node--
4331                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4332                  * Set up numa_mem percpu variable for all possible cpus
4333                  * if associated node has been onlined.
4334                  */
4335                 if (node_online(cpu_to_node(cpu)))
4336                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4337                 else
4338                         set_cpu_numa_mem(cpu, NUMA_NO_NODE);
4339 #endif
4340         }
4341
4342         return 0;
4343 }
4344
4345 static noinline void __init
4346 build_all_zonelists_init(void)
4347 {
4348         __build_all_zonelists(NULL);
4349         mminit_verify_zonelist();
4350         cpuset_init_current_mems_allowed();
4351 }
4352
4353 /*
4354  * Called with zonelists_mutex held always
4355  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4356  *
4357  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4358  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4359  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4360  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4361  */
4362 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4363 {
4364         set_zonelist_order();
4365
4366         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4367                 build_all_zonelists_init();
4368         } else {
4369 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4370                 if (zone)
4371                         setup_zone_pageset(zone);
4372 #endif
4373                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4374                    of zonelist */
4375                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4376                 /* cpuset refresh routine should be here */
4377         }
4378         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4379         /*
4380          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4381          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4382          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4383          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4384          * disabled and enable it later
4385          */
4386         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4387                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4388         else
4389                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4390
4391         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4392                 "Total pages: %ld\n",
4393                         nr_online_nodes,
4394                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4395                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4396                         vm_total_pages);
4397 #ifdef CONFIG_NUMA
4398         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4399 #endif
4400 }
4401
4402 /*
4403  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4404  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4405  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4406  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4407  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4408  * conservative, even though it seems large.
4409  *
4410  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4411  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4412  */
4413 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4414
4415 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4416 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4417 {
4418         unsigned long size = 1;
4419
4420         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4421
4422         while (size < pages)
4423                 size <<= 1;
4424
4425         /*
4426          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4427          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4428          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4429          */
4430         size = min(size, 4096UL);
4431
4432         return max(size, 4UL);
4433 }
4434 #else
4435 /*
4436  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4437  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4438  *
4439  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4440  *
4441  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4442  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4443  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4444  *
4445  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4446  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4447  *
4448  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4449  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4450  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4451  */
4452 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4453 {
4454         return 4096UL;
4455 }
4456 #endif
4457
4458 /*
4459  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4460  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4461  * hash function before the remainder is taken.
4462  */
4463 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4464 {
4465         return ffz(~size);
4466 }
4467
4468 /*
4469  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4470  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4471  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4472  */
4473 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4474                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4475 {
4476         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4477         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4478         unsigned long pfn;
4479         struct zone *z;
4480         unsigned long nr_initialised = 0;
4481
4482         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4483                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4484
4485         z = &pgdat->node_zones[zone];
4486         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4487                 /*
4488                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4489                  * handed to this function.  They do not
4490                  * exist on hotplugged memory.
4491                  */
4492                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4493                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4494                                 continue;
4495                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4496                                 continue;
4497                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4498                                                 &nr_initialised))
4499                                 break;
4500                 }
4501
4502                 /*
4503                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4504                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4505                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4506                  * the address space during boot when many long-lived
4507                  * kernel allocations are made.
4508                  *
4509                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4510                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4511                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4512                  * pfn out of zone.
4513                  */
4514                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4515                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4516
4517                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4518                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4519                 } else {
4520                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4521                 }
4522         }
4523 }
4524
4525 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4526 {
4527         unsigned int order, t;
4528         for_each_migratetype_order(order, t) {
4529                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4530                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4531         }
4532 }
4533
4534 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4535 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4536         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4537 #endif
4538
4539 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4540 {
4541 #ifdef CONFIG_MMU
4542         int batch;
4543
4544         /*
4545          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4546          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4547          *
4548          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4549          */
4550         batch = zone->managed_pages / 1024;
4551         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4552                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4553         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4554         if (batch < 1)
4555                 batch = 1;
4556
4557         /*
4558          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4559          * of 2 value was found to be more likely to have
4560          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4561          *
4562          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4563          * batches of pages, one task can end up with a lot
4564          * of pages of one half of the possible page colors
4565          * and the other with pages of the other colors.
4566          */
4567         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4568
4569         return batch;
4570
4571 #else
4572         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4573          * conditions.
4574          *
4575          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4576          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4577          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4578          *
4579          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4580          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4581          * can be a significant delay between the individual batches being
4582          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4583          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4584          */
4585         return 0;
4586 #endif
4587 }
4588
4589 /*
4590  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4591  * ->batch must never be higher then ->high.
4592  * The following function updates them in a safe manner without read side
4593  * locking.
4594  *
4595  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4596  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4597  *
4598  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4599  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4600  * exist).
4601  */
4602 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4603                 unsigned long batch)
4604 {
4605        /* start with a fail safe value for batch */
4606         pcp->batch = 1;
4607         smp_wmb();
4608
4609        /* Update high, then batch, in order */
4610         pcp->high = high;
4611         smp_wmb();
4612
4613         pcp->batch = batch;
4614 }
4615
4616 /* a companion to pageset_set_high() */
4617 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4618 {
4619         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4620 }
4621
4622 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4623 {
4624         struct per_cpu_pages *pcp;
4625         int migratetype;
4626
4627         memset(p, 0, sizeof(*p));
4628
4629         pcp = &p->pcp;
4630         pcp->count = 0;
4631         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4632                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4633 }
4634
4635 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4636 {
4637         pageset_init(p);
4638         pageset_set_batch(p, batch);
4639 }
4640
4641 /*
4642  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4643  * to the value high for the pageset p.
4644  */
4645 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4646                                 unsigned long high)
4647 {
4648         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4649         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4650                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4651
4652         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4653 }
4654
4655 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4656                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4657 {
4658         if (percpu_pagelist_fraction)
4659                 pageset_set_high(pcp,
4660                         (zone->managed_pages /
4661                                 percpu_pagelist_fraction));
4662         else
4663                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4664 }
4665
4666 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4667 {
4668         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4669
4670         pageset_init(pcp);
4671         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4672 }
4673
4674 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4675 {
4676         int cpu;
4677         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4678         for_each_possible_cpu(cpu)
4679                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4680 }
4681
4682 /*
4683  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4684  * Before this call only boot pagesets were available.
4685  */
4686 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4687 {
4688         struct zone *zone;
4689
4690         for_each_populated_zone(zone)
4691                 setup_zone_pageset(zone);
4692 }
4693
4694 static noinline __init_refok
4695 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4696 {
4697         int i;
4698         size_t alloc_size;
4699
4700         /*
4701          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4702          * per zone.
4703          */
4704         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4705                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4706         zone->wait_table_bits =
4707                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4708         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4709                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4710
4711         if (!slab_is_available()) {
4712                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4713                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4714                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4715         } else {
4716                 /*
4717                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4718                  * via memory hot-add.
4719                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4720                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4721                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4722                  * node itself as well.
4723                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4724                  * necessary.
4725                  */
4726                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4727         }
4728         if (!zone->wait_table)
4729                 return -ENOMEM;
4730
4731         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4732                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4733
4734         return 0;
4735 }
4736
4737 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4738 {
4739         /*
4740          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4741          * relies on the ability of the linker to provide the
4742          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4743          */
4744         zone->pageset = &boot_pageset;
4745
4746         if (populated_zone(zone))
4747                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4748                         zone->name, zone->present_pages,
4749                                          zone_batchsize(zone));
4750 }
4751
4752 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4753                                         unsigned long zone_start_pfn,
4754                                         unsigned long size)
4755 {
4756         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4757         int ret;
4758         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4759         if (ret)
4760                 return ret;
4761         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4762
4763         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4764
4765         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4766                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4767                         pgdat->node_id,
4768                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4769                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4770
4771         zone_init_free_lists(zone);
4772
4773         return 0;
4774 }
4775
4776 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4777 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4778
4779 /*
4780  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4781  */
4782 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4783                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4784 {
4785         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4786         int nid;
4787
4788         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4789                 return state->last_nid;
4790
4791         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4792         if (nid != -1) {
4793                 state->last_start = start_pfn;
4794                 state->last_end = end_pfn;
4795                 state->last_nid = nid;
4796         }
4797
4798         return nid;
4799 }
4800 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4801
4802 /**
4803  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4804  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4805  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4806  *
4807  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4808  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4809  * memblock_free_early_nid() manually.
4810  */
4811 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4812 {
4813         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4814         int i, this_nid;
4815
4816         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4817                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4818                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4819
4820                 if (start_pfn < end_pfn)
4821                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4822                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4823                                         this_nid);
4824         }
4825 }
4826
4827 /**
4828  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4829  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4830  *
4831  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4832  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4833  */
4834 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4835 {
4836         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4837         int i, this_nid;
4838
4839         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4840                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4841 }
4842
4843 /**
4844  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4845  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4846  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4847  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4848  *
4849  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4850  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4851  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4852  * PFNs will be 0.
4853  */
4854 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4855                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4856 {
4857         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4858         int i;
4859
4860         *start_pfn = -1UL;
4861         *end_pfn = 0;
4862
4863         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4864                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4865                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4866         }
4867
4868         if (*start_pfn == -1UL)
4869                 *start_pfn = 0;
4870 }
4871
4872 /*
4873  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4874  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4875  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4876  */
4877 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4878 {
4879         int zone_index;
4880         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4881                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4882                         continue;
4883
4884                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4885                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4886                         break;
4887         }
4888
4889         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4890         movable_zone = zone_index;
4891 }
4892
4893 /*
4894  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4895  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4896  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4897  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4898  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4899  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4900  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4901  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4902  */
4903 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4904                                         unsigned long zone_type,
4905                                         unsigned long node_start_pfn,
4906                                         unsigned long node_end_pfn,
4907                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4908                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4909 {
4910         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4911         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4912                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4913                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4914                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4915                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4916                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4917
4918                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4919                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4920                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4921                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4922
4923                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4924                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4925                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4926         }
4927 }
4928
4929 /*
4930  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4931  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4932  */
4933 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4934                                         unsigned long zone_type,
4935                                         unsigned long node_start_pfn,
4936                                         unsigned long node_end_pfn,
4937                                         unsigned long *ignored)
4938 {
4939         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4940
4941         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4942         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4943                 return 0;
4944
4945         /* Get the start and end of the zone */
4946         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4947         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4948         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4949                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4950                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4951
4952         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4953         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4954                 return 0;
4955
4956         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4957         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4958         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4959
4960         /* Return the spanned pages */
4961         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4962 }
4963
4964 /*
4965  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4966  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4967  */
4968 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4969                                 unsigned long range_start_pfn,
4970                                 unsigned long range_end_pfn)
4971 {
4972         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4973         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4974         int i;
4975
4976         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4977                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4978                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4979                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4980         }
4981         return nr_absent;
4982 }
4983
4984 /**
4985  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4986  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4987  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4988  *
4989  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4990  */
4991 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4992                                                         unsigned long end_pfn)
4993 {
4994         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4995 }
4996
4997 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4998 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4999                                         unsigned long zone_type,
5000                                         unsigned long node_start_pfn,
5001                                         unsigned long node_end_pfn,
5002                                         unsigned long *ignored)
5003 {
5004         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5005         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5006         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5007
5008         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5009         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5010                 return 0;
5011
5012         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5013         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5014
5015         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5016                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5017                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5018         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5019 }
5020
5021 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5022 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5023                                         unsigned long zone_type,
5024                                         unsigned long node_start_pfn,
5025                                         unsigned long node_end_pfn,
5026                                         unsigned long *zones_size)
5027 {
5028         return zones_size[zone_type];
5029 }
5030
5031 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5032                                                 unsigned long zone_type,
5033                                                 unsigned long node_start_pfn,
5034                                                 unsigned long node_end_pfn,
5035                                                 unsigned long *zholes_size)
5036 {
5037         if (!zholes_size)
5038                 return 0;
5039
5040         return zholes_size[zone_type];
5041 }
5042
5043 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5044
5045 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5046                                                 unsigned long node_start_pfn,
5047                                                 unsigned long node_end_pfn,
5048                                                 unsigned long *zones_size,
5049                                                 unsigned long *zholes_size)
5050 {
5051         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5052         enum zone_type i;
5053
5054         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5055                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5056                 unsigned long size, real_size;
5057
5058                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5059                                                   node_start_pfn,
5060                                                   node_end_pfn,
5061                                                   zones_size);
5062                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5063                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5064                                                   zholes_size);
5065                 zone->spanned_pages = size;
5066                 zone->present_pages = real_size;
5067
5068                 totalpages += size;
5069                 realtotalpages += real_size;
5070         }
5071
5072         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5073         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5074         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5075                                                         realtotalpages);
5076 }
5077
5078 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5079 /*
5080  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5081  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5082  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5083  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5084  * bytes.
5085  */
5086 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5087 {
5088         unsigned long usemapsize;
5089
5090         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5091         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5092         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5093         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5094         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5095
5096         return usemapsize / 8;
5097 }
5098
5099 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5100                                 struct zone *zone,
5101                                 unsigned long zone_start_pfn,
5102                                 unsigned long zonesize)
5103 {
5104         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5105         zone->pageblock_flags = NULL;
5106         if (usemapsize)
5107                 zone->pageblock_flags =
5108                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5109                                                          pgdat->node_id);
5110 }
5111 #else
5112 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5113                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5114 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5115
5116 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5117
5118 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5119 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5120 {
5121         unsigned int order;
5122
5123         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5124         if (pageblock_order)
5125                 return;
5126
5127         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5128                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5129         else
5130                 order = MAX_ORDER - 1;
5131
5132         /*
5133          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5134          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5135          * powerpc.
5136          */
5137         pageblock_order = order;
5138 }
5139 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5140
5141 /*
5142  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5143  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5144  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5145  * the kernel config
5146  */
5147 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5148 {
5149 }
5150
5151 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5152
5153 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5154                                                    unsigned long present_pages)
5155 {
5156         unsigned long pages = spanned_pages;
5157
5158         /*
5159          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5160          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5161          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5162          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5163          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5164          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5165          */
5166         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5167             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5168                 pages = present_pages;
5169
5170         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5171 }
5172
5173 /*
5174  * Set up the zone data structures:
5175  *   - mark all pages reserved
5176  *   - mark all memory queues empty
5177  *   - clear the memory bitmaps
5178  *
5179  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5180  */
5181 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5182 {
5183         enum zone_type j;
5184         int nid = pgdat->node_id;
5185         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5186         int ret;
5187
5188         pgdat_resize_init(pgdat);
5189 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5190         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5191         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5192         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5193 #endif
5194         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5195         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5196         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5197
5198         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5199                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5200                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5201
5202                 size = zone->spanned_pages;
5203                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5204
5205                 /*
5206                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5207                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5208                  * and per-cpu initialisations
5209                  */
5210                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5211                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5212                         if (freesize >= memmap_pages) {
5213                                 freesize -= memmap_pages;
5214                                 if (memmap_pages)
5215                                         printk(KERN_DEBUG
5216                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5217                                                zone_names[j], memmap_pages);
5218                         } else
5219                                 printk(KERN_WARNING
5220                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5221                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5222                 }
5223
5224                 /* Account for reserved pages */
5225                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5226                         freesize -= dma_reserve;
5227                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5228                                         zone_names[0], dma_reserve);
5229                 }
5230
5231                 if (!is_highmem_idx(j))
5232                         nr_kernel_pages += freesize;
5233                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5234                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5235                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5236                 nr_all_pages += freesize;
5237
5238                 /*
5239                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5240                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5241                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5242                  */
5243                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5244 #ifdef CONFIG_NUMA
5245                 zone->node = nid;
5246                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5247                                                 / 100;
5248                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5249 #endif
5250                 zone->name = zone_names[j];
5251                 spin_lock_init(&zone->lock);
5252                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5253                 zone_seqlock_init(zone);
5254                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5255                 zone_pcp_init(zone);
5256
5257                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5258                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5259
5260                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5261                 if (!size)
5262                         continue;
5263
5264                 set_pageblock_order();
5265                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5266                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5267                 BUG_ON(ret);
5268                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5269                 zone_start_pfn += size;
5270         }
5271 }
5272
5273 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5274 {
5275         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5276
5277         /* Skip empty nodes */
5278         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5279                 return;
5280
5281 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5282         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5283         if (!pgdat->node_mem_map) {
5284                 unsigned long size, start, end;
5285                 struct page *map;
5286
5287                 /*
5288                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5289                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5290                  * for the buddy allocator to function correctly.
5291                  */
5292                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5293                 offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5294                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5295                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5296                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5297                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5298                 if (!map)
5299                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5300                                                                pgdat->node_id);
5301                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5302         }
5303 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5304         /*
5305          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5306          */
5307         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5308                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5309 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5310                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5311                         mem_map -= offset;
5312 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5313         }
5314 #endif
5315 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5316 }
5317
5318 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5319                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5320 {
5321         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5322         unsigned long start_pfn = 0;
5323         unsigned long end_pfn = 0;
5324
5325         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5326         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5327
5328         reset_deferred_meminit(pgdat);
5329         pgdat->node_id = nid;
5330         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5331 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5332         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5333         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5334                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5335                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5336 #endif
5337         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5338                                   zones_size, zholes_size);
5339
5340         alloc_node_mem_map(pgdat);
5341 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5342         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5343                 nid, (unsigned long)pgdat,
5344                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5345 #endif
5346
5347         free_area_init_core(pgdat);
5348 }
5349
5350 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5351
5352 #if MAX_NUMNODES > 1
5353 /*
5354  * Figure out the number of possible node ids.
5355  */
5356 void __init setup_nr_node_ids(void)
5357 {
5358         unsigned int highest;
5359
5360         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5361         nr_node_ids = highest + 1;
5362 }
5363 #endif
5364
5365 /**
5366  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5367  *
5368  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5369  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5370  * all the nodes.
5371  *
5372  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5373  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5374  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5375  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5376  *
5377  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5378  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5379  * populated node map.
5380  *
5381  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5382  * requirement (single node).
5383  */
5384 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5385 {
5386         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5387         unsigned long start, end, mask;
5388         int last_nid = -1;
5389         int i, nid;
5390
5391         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5392                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5393                         last_nid = nid;
5394                         last_end = end;
5395                         continue;
5396                 }
5397
5398                 /*
5399                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5400                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5401                  * too coarse to separate the current node from the last.
5402                  */
5403                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5404                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5405                         mask <<= 1;
5406
5407                 /* accumulate all internode masks */
5408                 accl_mask |= mask;
5409         }
5410
5411         /* convert mask to number of pages */
5412         return ~accl_mask + 1;
5413 }
5414
5415 /* Find the lowest pfn for a node */
5416 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5417 {
5418         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5419         unsigned long start_pfn;
5420         int i;
5421
5422         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5423                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5424
5425         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5426                 printk(KERN_WARNING
5427                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5428                 return 0;
5429         }
5430
5431         return min_pfn;
5432 }
5433
5434 /**
5435  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5436  *
5437  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5438  * memblock_set_node().
5439  */
5440 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5441 {
5442         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5443 }
5444
5445 /*
5446  * early_calculate_totalpages()
5447  * Sum pages in active regions for movable zone.
5448  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5449  */
5450 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5451 {
5452         unsigned long totalpages = 0;
5453         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5454         int i, nid;
5455
5456         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5457                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5458
5459                 totalpages += pages;
5460                 if (pages)
5461                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5462         }
5463         return totalpages;
5464 }
5465
5466 /*
5467  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5468  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5469  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5470  * others
5471  */
5472 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5473 {
5474         int i, nid;
5475         unsigned long usable_startpfn;
5476         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5477         /* save the state before borrow the nodemask */
5478         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5479         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5480         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5481         struct memblock_region *r;
5482
5483         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5484         find_usable_zone_for_movable();
5485
5486         /*
5487          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5488          * options.
5489          */
5490         if (movable_node_is_enabled()) {
5491                 for_each_memblock(memory, r) {
5492                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5493                                 continue;
5494
5495                         nid = r->nid;
5496
5497                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5498                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5499                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5500                                 usable_startpfn;
5501                 }
5502
5503                 goto out2;
5504         }
5505
5506         /*
5507          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5508          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5509          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5510          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5511          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5512          * what movablecore would have allowed.
5513          */
5514         if (required_movablecore) {
5515                 unsigned long corepages;
5516
5517                 /*
5518                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5519                  * was requested by the user
5520                  */
5521                 required_movablecore =
5522                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5523                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5524                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5525
5526                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5527         }
5528
5529         /*
5530          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5531          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5532          */
5533         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5534                 goto out;
5535
5536         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5537         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5538
5539 restart:
5540         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5541         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5542         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5543                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5544
5545                 /*
5546                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5547                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5548                  * amount of memory for the kernel
5549                  */
5550                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5551                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5552
5553                 /*
5554                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5555                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5556                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5557                  */
5558                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5559
5560                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5561                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5562                         unsigned long size_pages;
5563
5564                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5565                         if (start_pfn >= end_pfn)
5566                                 continue;
5567
5568                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5569                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5570                                 unsigned long kernel_pages;
5571                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5572                                                                 - start_pfn;
5573
5574                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5575                                                         kernelcore_remaining);
5576                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5577                                                         required_kernelcore);
5578
5579                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5580                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5581
5582                                         /*
5583                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5584                                          * that if we have to rebalance
5585                                          * kernelcore across nodes, we will
5586                                          * not double account here
5587                                          */
5588                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5589                                         continue;
5590                                 }
5591                                 start_pfn = usable_startpfn;
5592                         }
5593
5594                         /*
5595                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5596                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5597                          * number of pages used as kernelcore
5598                          */
5599                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5600                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5601                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5602                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5603
5604                         /*
5605                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5606                          * break if the kernelcore for this node has been
5607                          * satisfied
5608                          */
5609                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5610                                                                 size_pages);
5611                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5612                         if (!kernelcore_remaining)
5613                                 break;
5614                 }
5615         }
5616
5617         /*
5618          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5619          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5620          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5621          * satisfied
5622          */
5623         usable_nodes--;
5624         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5625                 goto restart;
5626
5627 out2:
5628         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5629         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5630                 zone_movable_pfn[nid] =
5631                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5632
5633 out:
5634         /* restore the node_state */
5635         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5636 }
5637
5638 /* Any regular or high memory on that node ? */
5639 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5640 {
5641         enum zone_type zone_type;
5642
5643         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5644                 return;
5645
5646         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5647                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5648                 if (populated_zone(zone)) {
5649                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5650                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5651                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5652                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5653                         break;
5654                 }
5655         }
5656 }
5657
5658 /**
5659  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5660  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5661  *
5662  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5663  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5664  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5665  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5666  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5667  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5668  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5669  * at arch_max_dma_pfn.
5670  */
5671 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5672 {
5673         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5674         int i, nid;
5675
5676         /* Record where the zone boundaries are */
5677         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5678                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5679         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5680                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5681         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5682         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5683         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5684                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5685                         continue;
5686                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5687                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5688                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5689                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5690         }
5691         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5692         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5693
5694         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5695         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5696         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5697
5698         /* Print out the zone ranges */
5699         pr_info("Zone ranges:\n");
5700         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5701                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5702                         continue;
5703                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5704                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5705                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5706                         pr_cont("empty\n");
5707                 else
5708                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5709                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5710                                         << PAGE_SHIFT,
5711                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5712                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5713         }
5714
5715         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5716         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5717         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5718                 if (zone_movable_pfn[i])
5719                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5720                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5721         }
5722
5723         /* Print out the early node map */
5724         pr_info("Early memory node ranges\n");
5725         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5726                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5727                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5728                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5729
5730         /* Initialise every node */
5731         mminit_verify_pageflags_layout();
5732         setup_nr_node_ids();
5733         for_each_online_node(nid) {
5734                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5735                 free_area_init_node(nid, NULL,
5736                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5737
5738                 /* Any memory on that node */
5739                 if (pgdat->node_present_pages)
5740                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5741                 check_for_memory(pgdat, nid);
5742         }
5743 }
5744
5745 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5746 {
5747         unsigned long long coremem;
5748         if (!p)
5749                 return -EINVAL;
5750
5751         coremem = memparse(p, &p);
5752         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5753
5754         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5755         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5756
5757         return 0;
5758 }
5759
5760 /*
5761  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5762  * cannot be reclaimed or migrated.
5763  */
5764 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5765 {
5766         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5767 }
5768
5769 /*
5770  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5771  * can be reclaimed or migrated.
5772  */
5773 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5774 {
5775         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5776 }
5777
5778 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5779 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5780
5781 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5782
5783 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5784 {
5785         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5786         page_zone(page)->managed_pages += count;
5787         totalram_pages += count;
5788 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5789         if (PageHighMem(page))
5790                 totalhigh_pages += count;
5791 #endif
5792         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5793 }
5794 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5795
5796 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5797 {
5798         void *pos;
5799         unsigned long pages = 0;
5800
5801         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5802         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5803         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5804                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5805                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5806                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5807         }
5808
5809         if (pages && s)
5810                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5811                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5812
5813         return pages;
5814 }
5815 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5816
5817 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5818 void free_highmem_page(struct page *page)
5819 {
5820         __free_reserved_page(page);
5821         totalram_pages++;
5822         page_zone(page)->managed_pages++;
5823         totalhigh_pages++;
5824 }
5825 #endif
5826
5827
5828 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5829 {
5830         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5831         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5832
5833         physpages = get_num_physpages();
5834         codesize = _etext - _stext;
5835         datasize = _edata - _sdata;
5836         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5837         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5838         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5839         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5840
5841         /*
5842          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5843          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5844          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5845          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5846          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5847          */
5848 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5849         do { \
5850                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5851                         size -= adj; \
5852         } while (0)
5853
5854         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5855                      _sinittext, init_code_size);
5856         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5857         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5858         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5859         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5860
5861 #undef  adj_init_size
5862
5863         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5864                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5865                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5866 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5867                ", %luK highmem"
5868 #endif
5869                "%s%s)\n",
5870                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5871                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5872                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5873                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5874                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5875 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5876                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5877 #endif
5878                str ? ", " : "", str ? str : "");
5879 }
5880
5881 /**
5882  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5883  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5884  *
5885  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
5886  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5887  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5888  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5889  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5890  * smaller per-cpu batchsize.
5891  */
5892 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5893 {
5894         dma_reserve = new_dma_reserve;
5895 }
5896
5897 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5898 {
5899         free_area_init_node(0, zones_size,
5900                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5901 }
5902
5903 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5904                                  unsigned long action, void *hcpu)
5905 {
5906         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5907
5908         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5909                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5910                 drain_pages(cpu);
5911
5912                 /*
5913                  * Spill the event counters of the dead processor
5914                  * into the current processors event counters.
5915                  * This artificially elevates the count of the current
5916                  * processor.
5917                  */
5918                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5919
5920                 /*
5921                  * Zero the differential counters of the dead processor
5922                  * so that the vm statistics are consistent.
5923                  *
5924                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5925                  * race with what we are doing.
5926                  */
5927                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5928         }
5929         return NOTIFY_OK;
5930 }
5931
5932 void __init page_alloc_init(void)
5933 {
5934         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5935 }
5936
5937 /*
5938  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
5939  *      or min_free_kbytes changes.
5940  */
5941 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5942 {
5943         struct pglist_data *pgdat;
5944         unsigned long reserve_pages = 0;
5945         enum zone_type i, j;
5946
5947         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5948                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5949                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5950                         long max = 0;
5951
5952                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5953                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5954                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5955                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5956                         }
5957
5958                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5959                         max += high_wmark_pages(zone);
5960
5961                         if (max > zone->managed_pages)
5962                                 max = zone->managed_pages;
5963                         reserve_pages += max;
5964                         /*
5965                          * Lowmem reserves are not available to
5966                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5967                          * kswapd tries to balance zones to their high
5968                          * watermark.  As a result, neither should be
5969                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5970                          * situation where reclaim has to clean pages
5971                          * in order to balance the zones.
5972                          */
5973                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5974                 }
5975         }
5976         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5977         totalreserve_pages = reserve_pages;
5978 }
5979
5980 /*
5981  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5982  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5983  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5984  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5985  */
5986 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5987 {
5988         struct pglist_data *pgdat;
5989         enum zone_type j, idx;
5990
5991         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5992                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5993                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5994                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5995
5996                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5997
5998                         idx = j;
5999                         while (idx) {
6000                                 struct zone *lower_zone;
6001
6002                                 idx--;
6003
6004                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6005                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6006
6007                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6008                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6009                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6010                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6011                         }
6012                 }
6013         }
6014
6015         /* update totalreserve_pages */
6016         calculate_totalreserve_pages();
6017 }
6018
6019 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6020 {
6021         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6022         unsigned long lowmem_pages = 0;
6023         struct zone *zone;
6024         unsigned long flags;
6025
6026         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6027         for_each_zone(zone) {
6028                 if (!is_highmem(zone))
6029                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6030         }
6031
6032         for_each_zone(zone) {
6033                 u64 tmp;
6034
6035                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6036                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6037                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6038                 if (is_highmem(zone)) {
6039                         /*
6040                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6041                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6042                          * value here.
6043                          *
6044                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6045                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6046                          * not be capped for highmem.
6047                          */
6048                         unsigned long min_pages;
6049
6050                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6051                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6052                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6053                 } else {
6054                         /*
6055                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6056                          * proportionate to the zone's size.
6057                          */
6058                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6059                 }
6060
6061                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6062                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6063
6064                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6065                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6066                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6067
6068                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6069         }
6070
6071         /* update totalreserve_pages */
6072         calculate_totalreserve_pages();
6073 }
6074
6075 /**
6076  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6077  * or when memory is hot-{added|removed}
6078  *
6079  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6080  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6081  */
6082 void setup_per_zone_wmarks(void)
6083 {
6084         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6085         __setup_per_zone_wmarks();
6086         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6087 }
6088
6089 /*
6090  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6091  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6092  * to be referenced again before it is swapped out.
6093  *
6094  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6095  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6096  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6097  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6098  *
6099  * total     target    max
6100  * memory    ratio     inactive anon
6101  * -------------------------------------
6102  *   10MB       1         5MB
6103  *  100MB       1        50MB
6104  *    1GB       3       250MB
6105  *   10GB      10       0.9GB
6106  *  100GB      31         3GB
6107  *    1TB     101        10GB
6108  *   10TB     320        32GB
6109  */
6110 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6111 {
6112         unsigned int gb, ratio;
6113
6114         /* Zone size in gigabytes */
6115         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6116         if (gb)
6117                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6118         else
6119                 ratio = 1;
6120
6121         zone->inactive_ratio = ratio;
6122 }
6123
6124 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6125 {
6126         struct zone *zone;
6127
6128         for_each_zone(zone)
6129                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6130 }
6131
6132 /*
6133  * Initialise min_free_kbytes.
6134  *
6135  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6136  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6137  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6138  *
6139  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6140  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6141  *
6142  * which yields
6143  *
6144  * 16MB:        512k
6145  * 32MB:        724k
6146  * 64MB:        1024k
6147  * 128MB:       1448k
6148  * 256MB:       2048k
6149  * 512MB:       2896k
6150  * 1024MB:      4096k
6151  * 2048MB:      5792k
6152  * 4096MB:      8192k
6153  * 8192MB:      11584k
6154  * 16384MB:     16384k
6155  */
6156 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6157 {
6158         unsigned long lowmem_kbytes;
6159         int new_min_free_kbytes;
6160
6161         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6162         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6163
6164         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6165                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6166                 if (min_free_kbytes < 128)
6167                         min_free_kbytes = 128;
6168                 if (min_free_kbytes > 65536)
6169                         min_free_kbytes = 65536;
6170         } else {
6171                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6172                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6173         }
6174         setup_per_zone_wmarks();
6175         refresh_zone_stat_thresholds();
6176         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6177         setup_per_zone_inactive_ratio();
6178         return 0;
6179 }
6180 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6181
6182 /*
6183  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6184  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6185  *      changes.
6186  */
6187 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6188         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6189 {
6190         int rc;
6191
6192         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6193         if (rc)
6194                 return rc;
6195
6196         if (write) {
6197                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6198                 setup_per_zone_wmarks();
6199         }
6200         return 0;
6201 }
6202
6203 #ifdef CONFIG_NUMA
6204 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6205         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6206 {
6207         struct zone *zone;
6208         int rc;
6209
6210         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6211         if (rc)
6212                 return rc;
6213
6214         for_each_zone(zone)
6215                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6216                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6217         return 0;
6218 }
6219
6220 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6221         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6222 {
6223         struct zone *zone;
6224         int rc;
6225
6226         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6227         if (rc)
6228                 return rc;
6229
6230         for_each_zone(zone)
6231                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6232                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6233         return 0;
6234 }
6235 #endif
6236
6237 /*
6238  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6239  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6240  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6241  *
6242  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6243  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6244  * if in function of the boot time zone sizes.
6245  */
6246 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6247         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6248 {
6249         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6250         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6251         return 0;
6252 }
6253
6254 /*
6255  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6256  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6257  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6258  */
6259 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6260         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6261 {
6262         struct zone *zone;
6263         int old_percpu_pagelist_fraction;
6264         int ret;
6265
6266         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6267         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6268
6269         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6270         if (!write || ret < 0)
6271                 goto out;
6272
6273         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6274         if (percpu_pagelist_fraction &&
6275             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6276                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6277                 ret = -EINVAL;
6278                 goto out;
6279         }
6280
6281         /* No change? */
6282         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6283                 goto out;
6284
6285         for_each_populated_zone(zone) {
6286                 unsigned int cpu;
6287
6288                 for_each_possible_cpu(cpu)
6289                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6290                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6291         }
6292 out:
6293         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6294         return ret;
6295 }
6296
6297 #ifdef CONFIG_NUMA
6298 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6299
6300 static int __init set_hashdist(char *str)
6301 {
6302         if (!str)
6303                 return 0;
6304         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6305         return 1;
6306 }
6307 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6308 #endif
6309
6310 /*
6311  * allocate a large system hash table from bootmem
6312  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6313  *   quantity of entries
6314  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6315  */
6316 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6317                                      unsigned long bucketsize,
6318                                      unsigned long numentries,
6319                                      int scale,
6320                                      int flags,
6321                                      unsigned int *_hash_shift,
6322                                      unsigned int *_hash_mask,
6323                                      unsigned long low_limit,
6324                                      unsigned long high_limit)
6325 {
6326         unsigned long long max = high_limit;
6327         unsigned long log2qty, size;
6328         void *table = NULL;
6329
6330         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6331         if (!numentries) {
6332                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6333                 numentries = nr_kernel_pages;
6334
6335                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6336                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6337                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6338
6339                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6340                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6341                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6342                 else
6343                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6344
6345                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6346                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6347                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6348                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6349                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6350                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6351                                 BUG_ON(!numentries);
6352                         }
6353                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6354                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6355         }
6356         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6357
6358         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6359         if (max == 0) {
6360                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6361                 do_div(max, bucketsize);
6362         }
6363         max = min(max, 0x80000000ULL);
6364
6365         if (numentries < low_limit)
6366                 numentries = low_limit;
6367         if (numentries > max)
6368                 numentries = max;
6369
6370         log2qty = ilog2(numentries);
6371
6372         do {
6373                 size = bucketsize << log2qty;
6374                 if (flags & HASH_EARLY)
6375                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6376                 else if (hashdist)
6377                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6378                 else {
6379                         /*
6380                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6381                          * some pages at the end of hash table which
6382                          * alloc_pages_exact() automatically does
6383                          */
6384                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6385                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6386                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6387                         }
6388                 }
6389         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6390
6391         if (!table)
6392                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6393
6394         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6395                tablename,
6396                (1UL << log2qty),
6397                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6398                size);
6399
6400         if (_hash_shift)
6401                 *_hash_shift = log2qty;
6402         if (_hash_mask)
6403                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6404
6405         return table;
6406 }
6407
6408 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6409 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6410                                                         unsigned long pfn)
6411 {
6412 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6413         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6414 #else
6415         return zone->pageblock_flags;
6416 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6417 }
6418
6419 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6420 {
6421 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6422         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6423         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6424 #else
6425         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6426         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6427 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6428 }
6429
6430 /**
6431  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6432  * @page: The page within the block of interest
6433  * @pfn: The target page frame number
6434  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6435  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6436  *
6437  * Return: pageblock_bits flags
6438  */
6439 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6440                                         unsigned long end_bitidx,
6441                                         unsigned long mask)
6442 {
6443         struct zone *zone;
6444         unsigned long *bitmap;
6445         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6446         unsigned long word;
6447
6448         zone = page_zone(page);
6449         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6450         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6451         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6452         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6453
6454         word = bitmap[word_bitidx];
6455         bitidx += end_bitidx;
6456         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6457 }
6458
6459 /**
6460  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6461  * @page: The page within the block of interest
6462  * @flags: The flags to set
6463  * @pfn: The target page frame number
6464  * @end_bitidx: The last bit of interest
6465  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6466  */
6467 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6468                                         unsigned long pfn,
6469                                         unsigned long end_bitidx,
6470                                         unsigned long mask)
6471 {
6472         struct zone *zone;
6473         unsigned long *bitmap;
6474         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6475         unsigned long old_word, word;
6476
6477         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6478
6479         zone = page_zone(page);
6480         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6481         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6482         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6483         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6484
6485         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6486
6487         bitidx += end_bitidx;
6488         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6489         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6490
6491         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6492         for (;;) {
6493                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6494                 if (word == old_word)
6495                         break;
6496                 word = old_word;
6497         }
6498 }
6499
6500 /*
6501  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6502  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6503  *
6504  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6505  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6506  * expect this function should be exact.
6507  */
6508 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6509                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6510 {
6511         unsigned long pfn, iter, found;
6512         int mt;
6513
6514         /*
6515          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6516          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6517          */
6518         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6519                 return false;
6520         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6521         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6522                 return false;
6523
6524         pfn = page_to_pfn(page);
6525         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6526                 unsigned long check = pfn + iter;
6527
6528                 if (!pfn_valid_within(check))
6529                         continue;
6530
6531                 page = pfn_to_page(check);
6532
6533                 /*
6534                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6535                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6536                  * handle each tail page individually in migration.
6537                  */
6538                 if (PageHuge(page)) {
6539                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6540                         continue;
6541                 }
6542
6543                 /*
6544                  * We can't use page_count without pin a page
6545                  * because another CPU can free compound page.
6546                  * This check already skips compound tails of THP
6547                  * because their page->_count is zero at all time.
6548                  */
6549                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6550                         if (PageBuddy(page))
6551                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6552                         continue;
6553                 }
6554
6555                 /*
6556                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6557                  * page_count() is not 0.
6558                  */
6559                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6560                         continue;
6561
6562                 if (!PageLRU(page))
6563                         found++;
6564                 /*
6565                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6566                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6567                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6568                  */
6569                 /*
6570                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6571                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6572                  *
6573                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6574                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6575                  * page at boot.
6576                  */
6577                 if (found > count)
6578                         return true;
6579         }
6580         return false;
6581 }
6582
6583 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6584 {
6585         struct zone *zone;
6586         unsigned long pfn;
6587
6588         /*
6589          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6590          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6591          * the zone but still within the section.
6592          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6593          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6594          */
6595         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6596                 return false;
6597
6598         zone = page_zone(page);
6599         pfn = page_to_pfn(page);
6600         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6601                 return false;
6602
6603         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6604 }
6605
6606 #ifdef CONFIG_CMA
6607
6608 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6609 {
6610         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6611                              pageblock_nr_pages) - 1);
6612 }
6613
6614 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6615 {
6616         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6617                                 pageblock_nr_pages));
6618 }
6619
6620 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6621 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6622                                         unsigned long start, unsigned long end)
6623 {
6624         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6625         unsigned long nr_reclaimed;
6626         unsigned long pfn = start;
6627         unsigned int tries = 0;
6628         int ret = 0;
6629
6630         migrate_prep();
6631
6632         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6633                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6634                         ret = -EINTR;
6635                         break;
6636                 }
6637
6638                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6639                         cc->nr_migratepages = 0;
6640                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6641                         if (!pfn) {
6642                                 ret = -EINTR;
6643                                 break;
6644                         }
6645                         tries = 0;
6646                 } else if (++tries == 5) {
6647                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6648                         break;
6649                 }
6650
6651                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6652                                                         &cc->migratepages);
6653                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6654
6655                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6656                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6657         }
6658         if (ret < 0) {
6659                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6660                 return ret;
6661         }
6662         return 0;
6663 }
6664
6665 /**
6666  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6667  * @start:      start PFN to allocate
6668  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6669  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6670  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6671  *                      in range must have the same migratetype and it must
6672  *                      be either of the two.
6673  *
6674  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6675  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6676  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6677  * pages fall in.
6678  *
6679  * The PFN range must belong to a single zone.
6680  *
6681  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6682  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6683  * need to be freed with free_contig_range().
6684  */
6685 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6686                        unsigned migratetype)
6687 {
6688         unsigned long outer_start, outer_end;
6689         unsigned int order;
6690         int ret = 0;
6691
6692         struct compact_control cc = {
6693                 .nr_migratepages = 0,
6694                 .order = -1,
6695                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6696                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6697                 .ignore_skip_hint = true,
6698         };
6699         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6700
6701         /*
6702          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6703          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6704          * have different sizes, and due to the way page allocator
6705          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6706          * that page allocator won't try to merge buddies from
6707          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6708          * other migration type.
6709          *
6710          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6711          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6712          * we are interested in).  This will put all the pages in
6713          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6714          *
6715          * When this is done, we take the pages in range from page
6716          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6717          * page allocator will never consider using them.
6718          *
6719          * This lets us mark the pageblocks back as
6720          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6721          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6722          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6723          */
6724
6725         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6726                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6727                                        false);
6728         if (ret)
6729                 return ret;
6730
6731         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6732         if (ret)
6733                 goto done;
6734
6735         /*
6736          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6737          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6738          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6739          * What we are going to do is to allocate all pages from
6740          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6741          *
6742          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6743          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6744          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6745          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6746          * once this is done free the pages we are not interested in.
6747          *
6748          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6749          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6750          */
6751
6752         lru_add_drain_all();
6753         drain_all_pages(cc.zone);
6754
6755         order = 0;
6756         outer_start = start;
6757         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6758                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6759                         ret = -EBUSY;
6760                         goto done;
6761                 }
6762                 outer_start &= ~0UL << order;
6763         }
6764
6765         /* Make sure the range is really isolated. */
6766         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6767                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6768                         __func__, outer_start, end);
6769                 ret = -EBUSY;
6770                 goto done;
6771         }
6772
6773         /* Grab isolated pages from freelists. */
6774         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6775         if (!outer_end) {
6776                 ret = -EBUSY;
6777                 goto done;
6778         }
6779
6780         /* Free head and tail (if any) */
6781         if (start != outer_start)
6782                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6783         if (end != outer_end)
6784                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6785
6786 done:
6787         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6788                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6789         return ret;
6790 }
6791
6792 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6793 {
6794         unsigned int count = 0;
6795
6796         for (; nr_pages--; pfn++) {
6797                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6798
6799                 count += page_count(page) != 1;
6800                 __free_page(page);
6801         }
6802         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6803 }
6804 #endif
6805
6806 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6807 /*
6808  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6809  * page high values need to be recalulated.
6810  */
6811 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6812 {
6813         unsigned cpu;
6814         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6815         for_each_possible_cpu(cpu)
6816                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6817                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6818         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6819 }
6820 #endif
6821
6822 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6823 {
6824         unsigned long flags;
6825         int cpu;
6826         struct per_cpu_pageset *pset;
6827
6828         /* avoid races with drain_pages()  */
6829         local_irq_save(flags);
6830         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6831                 for_each_online_cpu(cpu) {
6832                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6833                         drain_zonestat(zone, pset);
6834                 }
6835                 free_percpu(zone->pageset);
6836                 zone->pageset = &boot_pageset;
6837         }
6838         local_irq_restore(flags);
6839 }
6840
6841 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6842 /*
6843  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6844  */
6845 void
6846 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6847 {
6848         struct page *page;
6849         struct zone *zone;
6850         unsigned int order, i;
6851         unsigned long pfn;
6852         unsigned long flags;
6853         /* find the first valid pfn */
6854         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6855                 if (pfn_valid(pfn))
6856                         break;
6857         if (pfn == end_pfn)
6858                 return;
6859         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6860         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6861         pfn = start_pfn;
6862         while (pfn < end_pfn) {
6863                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6864                         pfn++;
6865                         continue;
6866                 }
6867                 page = pfn_to_page(pfn);
6868                 /*
6869                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6870                  * page_count() is not 0.
6871                  */
6872                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6873                         pfn++;
6874                         SetPageReserved(page);
6875                         continue;
6876                 }
6877
6878                 BUG_ON(page_count(page));
6879                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6880                 order = page_order(page);
6881 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6882                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6883                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6884 #endif
6885                 list_del(&page->lru);
6886                 rmv_page_order(page);
6887                 zone->free_area[order].nr_free--;
6888                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6889                         SetPageReserved((page+i));
6890                 pfn += (1 << order);
6891         }
6892         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6893 }
6894 #endif
6895
6896 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6897 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6898 {
6899         struct zone *zone = page_zone(page);
6900         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6901         unsigned long flags;
6902         unsigned int order;
6903
6904         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6905         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6906                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6907
6908                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6909                         break;
6910         }
6911         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6912
6913         return order < MAX_ORDER;
6914 }
6915 #endif