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