]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
Merge branch 'irq-urgent-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[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 <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69
70 #include <asm/sections.h>
71 #include <asm/tlbflush.h>
72 #include <asm/div64.h>
73 #include "internal.h"
74
75 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
76 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
77 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
78
79 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
80 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
82 #endif
83
84 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
85 /*
86  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
87  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
88  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
89  * defined in <linux/topology.h>.
90  */
91 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
92 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
93 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
94 #endif
95
96 /* work_structs for global per-cpu drains */
97 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
98 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
99
100 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
101 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
102 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
103 #endif
104
105 /*
106  * Array of node states.
107  */
108 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
109         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
110         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
111 #ifndef CONFIG_NUMA
112         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
113 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
114         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
115 #endif
116         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif  /* NUMA */
119 };
120 EXPORT_SYMBOL(node_states);
121
122 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
123 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
124
125 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
126 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
127 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
128
129 int percpu_pagelist_fraction;
130 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
131
132 /*
133  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
134  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
135  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
136  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
137  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
138  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
139  */
140 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
141 {
142         return page->index;
143 }
144
145 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
146 {
147         page->index = migratetype;
148 }
149
150 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
151 /*
152  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
153  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
154  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
155  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
156  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
157  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
158  */
159
160 static gfp_t saved_gfp_mask;
161
162 void pm_restore_gfp_mask(void)
163 {
164         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
165         if (saved_gfp_mask) {
166                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
167                 saved_gfp_mask = 0;
168         }
169 }
170
171 void pm_restrict_gfp_mask(void)
172 {
173         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
174         WARN_ON(saved_gfp_mask);
175         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
176         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
177 }
178
179 bool pm_suspended_storage(void)
180 {
181         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
182                 return false;
183         return true;
184 }
185 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
186
187 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
188 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
189 #endif
190
191 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
192
193 /*
194  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
195  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
196  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
197  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
198  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
199  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
200  *
201  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
202  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
203  */
204 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
205 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
206          256,
207 #endif
208 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
209          256,
210 #endif
211 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
212          32,
213 #endif
214          32,
215 };
216
217 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
218
219 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
221          "DMA",
222 #endif
223 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
224          "DMA32",
225 #endif
226          "Normal",
227 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
228          "HighMem",
229 #endif
230          "Movable",
231 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
232          "Device",
233 #endif
234 };
235
236 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
237         "Unmovable",
238         "Movable",
239         "Reclaimable",
240         "HighAtomic",
241 #ifdef CONFIG_CMA
242         "CMA",
243 #endif
244 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
245         "Isolate",
246 #endif
247 };
248
249 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
250         NULL,
251         free_compound_page,
252 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
253         free_huge_page,
254 #endif
255 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
256         free_transhuge_page,
257 #endif
258 };
259
260 int min_free_kbytes = 1024;
261 int user_min_free_kbytes = -1;
262 int watermark_scale_factor = 10;
263
264 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
265 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
266 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
267
268 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
269 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
270 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
271 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
272 static unsigned long __initdata required_movablecore;
273 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
274 static bool mirrored_kernelcore;
275
276 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
277 int movable_zone;
278 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
279 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
280
281 #if MAX_NUMNODES > 1
282 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
283 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
284 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
285 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
286 #endif
287
288 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
289
290 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
291 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
292 {
293         unsigned long max_initialise;
294         unsigned long reserved_lowmem;
295
296         /*
297          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
298          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
299          */
300         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
301                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
302
303         /*
304          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
305          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
306          * memory to boot.
307          */
308         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
309                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
310         max_initialise += reserved_lowmem;
311
312         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
313         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
314 }
315
316 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
317 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
318 {
319         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
320
321         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
322                 return true;
323
324         return false;
325 }
326
327 /*
328  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
329  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
330  */
331 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
332                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
333                                 unsigned long *nr_initialised)
334 {
335         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
336         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
337                 return true;
338         (*nr_initialised)++;
339         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
340             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
341                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
342                 return false;
343         }
344
345         return true;
346 }
347 #else
348 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
349 {
350 }
351
352 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
353 {
354         return false;
355 }
356
357 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
358                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
359                                 unsigned long *nr_initialised)
360 {
361         return true;
362 }
363 #endif
364
365 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
366 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
367                                                         unsigned long pfn)
368 {
369 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
370         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
371 #else
372         return page_zone(page)->pageblock_flags;
373 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
374 }
375
376 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
377 {
378 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
379         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
380         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
381 #else
382         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
383         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
384 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
385 }
386
387 /**
388  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
389  * @page: The page within the block of interest
390  * @pfn: The target page frame number
391  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
392  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
393  *
394  * Return: pageblock_bits flags
395  */
396 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
397                                         unsigned long pfn,
398                                         unsigned long end_bitidx,
399                                         unsigned long mask)
400 {
401         unsigned long *bitmap;
402         unsigned long bitidx, word_bitidx;
403         unsigned long word;
404
405         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
406         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
407         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
408         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
409
410         word = bitmap[word_bitidx];
411         bitidx += end_bitidx;
412         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
413 }
414
415 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
416                                         unsigned long end_bitidx,
417                                         unsigned long mask)
418 {
419         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
420 }
421
422 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
423 {
424         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
425 }
426
427 /**
428  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
429  * @page: The page within the block of interest
430  * @flags: The flags to set
431  * @pfn: The target page frame number
432  * @end_bitidx: The last bit of interest
433  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
434  */
435 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
436                                         unsigned long pfn,
437                                         unsigned long end_bitidx,
438                                         unsigned long mask)
439 {
440         unsigned long *bitmap;
441         unsigned long bitidx, word_bitidx;
442         unsigned long old_word, word;
443
444         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
445
446         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
447         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
448         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
449         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
450
451         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
452
453         bitidx += end_bitidx;
454         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
455         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
456
457         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
458         for (;;) {
459                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
460                 if (word == old_word)
461                         break;
462                 word = old_word;
463         }
464 }
465
466 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
467 {
468         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
469                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
470                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
471
472         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
473                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
474 }
475
476 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
477 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
478 {
479         int ret = 0;
480         unsigned seq;
481         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
482         unsigned long sp, start_pfn;
483
484         do {
485                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
486                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
487                 sp = zone->spanned_pages;
488                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
489                         ret = 1;
490         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
491
492         if (ret)
493                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
494                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
495                         start_pfn, start_pfn + sp);
496
497         return ret;
498 }
499
500 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
503                 return 0;
504         if (zone != page_zone(page))
505                 return 0;
506
507         return 1;
508 }
509 /*
510  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
511  */
512 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
515                 return 1;
516         if (!page_is_consistent(zone, page))
517                 return 1;
518
519         return 0;
520 }
521 #else
522 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
523 {
524         return 0;
525 }
526 #endif
527
528 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
529                 unsigned long bad_flags)
530 {
531         static unsigned long resume;
532         static unsigned long nr_shown;
533         static unsigned long nr_unshown;
534
535         /*
536          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
537          * or allow a steady drip of one report per second.
538          */
539         if (nr_shown == 60) {
540                 if (time_before(jiffies, resume)) {
541                         nr_unshown++;
542                         goto out;
543                 }
544                 if (nr_unshown) {
545                         pr_alert(
546                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
547                                 nr_unshown);
548                         nr_unshown = 0;
549                 }
550                 nr_shown = 0;
551         }
552         if (nr_shown++ == 0)
553                 resume = jiffies + 60 * HZ;
554
555         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
556                 current->comm, page_to_pfn(page));
557         __dump_page(page, reason);
558         bad_flags &= page->flags;
559         if (bad_flags)
560                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
561                                                 bad_flags, &bad_flags);
562         dump_page_owner(page);
563
564         print_modules();
565         dump_stack();
566 out:
567         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
568         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
569         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
570 }
571
572 /*
573  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
574  *
575  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
576  *
577  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
578  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
579  *
580  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
581  * page destructors. See compound_page_dtors.
582  *
583  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
584  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
585  */
586
587 void free_compound_page(struct page *page)
588 {
589         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
590 }
591
592 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
593 {
594         int i;
595         int nr_pages = 1 << order;
596
597         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
598         set_compound_order(page, order);
599         __SetPageHead(page);
600         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
601                 struct page *p = page + i;
602                 set_page_count(p, 0);
603                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
604                 set_compound_head(p, page);
605         }
606         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
607 }
608
609 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
610 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
611 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
612                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
613 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
614 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
615
616 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
617 {
618         if (!buf)
619                 return -EINVAL;
620         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
621 }
622 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
623
624 static bool need_debug_guardpage(void)
625 {
626         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
627         if (!debug_pagealloc_enabled())
628                 return false;
629
630         if (!debug_guardpage_minorder())
631                 return false;
632
633         return true;
634 }
635
636 static void init_debug_guardpage(void)
637 {
638         if (!debug_pagealloc_enabled())
639                 return;
640
641         if (!debug_guardpage_minorder())
642                 return;
643
644         _debug_guardpage_enabled = true;
645 }
646
647 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
648         .need = need_debug_guardpage,
649         .init = init_debug_guardpage,
650 };
651
652 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
653 {
654         unsigned long res;
655
656         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
657                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
658                 return 0;
659         }
660         _debug_guardpage_minorder = res;
661         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
662         return 0;
663 }
664 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
665
666 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
667                                 unsigned int order, int migratetype)
668 {
669         struct page_ext *page_ext;
670
671         if (!debug_guardpage_enabled())
672                 return false;
673
674         if (order >= debug_guardpage_minorder())
675                 return false;
676
677         page_ext = lookup_page_ext(page);
678         if (unlikely(!page_ext))
679                 return false;
680
681         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
682
683         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
684         set_page_private(page, order);
685         /* Guard pages are not available for any usage */
686         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
687
688         return true;
689 }
690
691 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
692                                 unsigned int order, int migratetype)
693 {
694         struct page_ext *page_ext;
695
696         if (!debug_guardpage_enabled())
697                 return;
698
699         page_ext = lookup_page_ext(page);
700         if (unlikely(!page_ext))
701                 return;
702
703         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
704
705         set_page_private(page, 0);
706         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
707                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
708 }
709 #else
710 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
711 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
712                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
713 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
714                                 unsigned int order, int migratetype) {}
715 #endif
716
717 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
718 {
719         set_page_private(page, order);
720         __SetPageBuddy(page);
721 }
722
723 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
724 {
725         __ClearPageBuddy(page);
726         set_page_private(page, 0);
727 }
728
729 /*
730  * This function checks whether a page is free && is the buddy
731  * we can do coalesce a page and its buddy if
732  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
733  * (b) the buddy is in the buddy system &&
734  * (c) a page and its buddy have the same order &&
735  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
736  *
737  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
738  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
739  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
740  * serialized by zone->lock.
741  *
742  * For recording page's order, we use page_private(page).
743  */
744 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
745                                                         unsigned int order)
746 {
747         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
748                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
749                         return 0;
750
751                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
752
753                 return 1;
754         }
755
756         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
757                 /*
758                  * zone check is done late to avoid uselessly
759                  * calculating zone/node ids for pages that could
760                  * never merge.
761                  */
762                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
763                         return 0;
764
765                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
766
767                 return 1;
768         }
769         return 0;
770 }
771
772 /*
773  * Freeing function for a buddy system allocator.
774  *
775  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
776  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
777  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
778  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
779  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
780  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
781  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
782  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
783  * parts of the VM system.
784  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
785  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
786  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
787  * field.
788  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
789  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
790  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
791  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
792  * triggers coalescing into a block of larger size.
793  *
794  * -- nyc
795  */
796
797 static inline void __free_one_page(struct page *page,
798                 unsigned long pfn,
799                 struct zone *zone, unsigned int order,
800                 int migratetype)
801 {
802         unsigned long combined_pfn;
803         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
804         struct page *buddy;
805         unsigned int max_order;
806
807         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
808
809         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
810         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
811
812         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
813         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
814                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
815
816         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
817         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
818
819 continue_merging:
820         while (order < max_order - 1) {
821                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
822                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
823
824                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
825                         goto done_merging;
826                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
827                         goto done_merging;
828                 /*
829                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
830                  * merge with it and move up one order.
831                  */
832                 if (page_is_guard(buddy)) {
833                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
834                 } else {
835                         list_del(&buddy->lru);
836                         zone->free_area[order].nr_free--;
837                         rmv_page_order(buddy);
838                 }
839                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
840                 page = page + (combined_pfn - pfn);
841                 pfn = combined_pfn;
842                 order++;
843         }
844         if (max_order < MAX_ORDER) {
845                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
846                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
847                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
848                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
849                  *
850                  * We don't want to hit this code for the more frequent
851                  * low-order merging.
852                  */
853                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
854                         int buddy_mt;
855
856                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
857                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
858                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
859
860                         if (migratetype != buddy_mt
861                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
862                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
863                                 goto done_merging;
864                 }
865                 max_order++;
866                 goto continue_merging;
867         }
868
869 done_merging:
870         set_page_order(page, order);
871
872         /*
873          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
874          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
875          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
876          * that is happening, add the free page to the tail of the list
877          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
878          * as a higher order page
879          */
880         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
881                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
882                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
883                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
884                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
885                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
886                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
887                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
888                         list_add_tail(&page->lru,
889                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
890                         goto out;
891                 }
892         }
893
894         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
895 out:
896         zone->free_area[order].nr_free++;
897 }
898
899 /*
900  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
901  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
902  * check if necessary.
903  */
904 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
905                                         unsigned long check_flags)
906 {
907         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
908                 return false;
909
910         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
911                         page_ref_count(page) |
912 #ifdef CONFIG_MEMCG
913                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
914 #endif
915                         (page->flags & check_flags)))
916                 return false;
917
918         return true;
919 }
920
921 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
922 {
923         const char *bad_reason;
924         unsigned long bad_flags;
925
926         bad_reason = NULL;
927         bad_flags = 0;
928
929         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
930                 bad_reason = "nonzero mapcount";
931         if (unlikely(page->mapping != NULL))
932                 bad_reason = "non-NULL mapping";
933         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
934                 bad_reason = "nonzero _refcount";
935         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
936                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
937                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
938         }
939 #ifdef CONFIG_MEMCG
940         if (unlikely(page->mem_cgroup))
941                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
942 #endif
943         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
944 }
945
946 static inline int free_pages_check(struct page *page)
947 {
948         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
949                 return 0;
950
951         /* Something has gone sideways, find it */
952         free_pages_check_bad(page);
953         return 1;
954 }
955
956 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
957 {
958         int ret = 1;
959
960         /*
961          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
962          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
963          */
964         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
965
966         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
967                 ret = 0;
968                 goto out;
969         }
970         switch (page - head_page) {
971         case 1:
972                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
973                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
974                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
975                         goto out;
976                 }
977                 break;
978         case 2:
979                 /*
980                  * the second tail page: ->mapping is
981                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
982                  */
983                 break;
984         default:
985                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
986                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
987                         goto out;
988                 }
989                 break;
990         }
991         if (unlikely(!PageTail(page))) {
992                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
993                 goto out;
994         }
995         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
996                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
997                 goto out;
998         }
999         ret = 0;
1000 out:
1001         page->mapping = NULL;
1002         clear_compound_head(page);
1003         return ret;
1004 }
1005
1006 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1007                                         unsigned int order, bool check_free)
1008 {
1009         int bad = 0;
1010
1011         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1012
1013         trace_mm_page_free(page, order);
1014         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1015
1016         /*
1017          * Check tail pages before head page information is cleared to
1018          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1019          */
1020         if (unlikely(order)) {
1021                 bool compound = PageCompound(page);
1022                 int i;
1023
1024                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1025
1026                 if (compound)
1027                         ClearPageDoubleMap(page);
1028                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1029                         if (compound)
1030                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1031                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1032                                 bad++;
1033                                 continue;
1034                         }
1035                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036                 }
1037         }
1038         if (PageMappingFlags(page))
1039                 page->mapping = NULL;
1040         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1041                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1042         if (check_free)
1043                 bad += free_pages_check(page);
1044         if (bad)
1045                 return false;
1046
1047         page_cpupid_reset_last(page);
1048         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1049         reset_page_owner(page, order);
1050
1051         if (!PageHighMem(page)) {
1052                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1053                                            PAGE_SIZE << order);
1054                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056         }
1057         arch_free_page(page, order);
1058         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1059         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kasan_free_pages(page, order);
1061
1062         return true;
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1066 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1067 {
1068         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1069 }
1070
1071 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1072 {
1073         return false;
1074 }
1075 #else
1076 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1077 {
1078         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1079 }
1080
1081 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_check(page);
1084 }
1085 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1086
1087 /*
1088  * Frees a number of pages from the PCP lists
1089  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1090  * count is the number of pages to free.
1091  *
1092  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1093  * see if this freeing clears that state.
1094  *
1095  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1096  * pinned" detection logic.
1097  */
1098 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1099                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1100 {
1101         int migratetype = 0;
1102         int batch_free = 0;
1103         bool isolated_pageblocks;
1104
1105         spin_lock(&zone->lock);
1106         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1107
1108         while (count) {
1109                 struct page *page;
1110                 struct list_head *list;
1111
1112                 /*
1113                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1114                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1115                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1116                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1117                  * lists
1118                  */
1119                 do {
1120                         batch_free++;
1121                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1122                                 migratetype = 0;
1123                         list = &pcp->lists[migratetype];
1124                 } while (list_empty(list));
1125
1126                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1127                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1128                         batch_free = count;
1129
1130                 do {
1131                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1132
1133                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1134                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1135                         list_del(&page->lru);
1136
1137                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1138                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1139                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1140                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1141                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1142                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1143
1144                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1145                                 continue;
1146
1147                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1148                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1149                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1150         }
1151         spin_unlock(&zone->lock);
1152 }
1153
1154 static void free_one_page(struct zone *zone,
1155                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1156                                 unsigned int order,
1157                                 int migratetype)
1158 {
1159         spin_lock(&zone->lock);
1160         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1161                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1162                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1163         }
1164         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1165         spin_unlock(&zone->lock);
1166 }
1167
1168 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1169                                 unsigned long zone, int nid)
1170 {
1171         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1172         init_page_count(page);
1173         page_mapcount_reset(page);
1174         page_cpupid_reset_last(page);
1175
1176         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1177 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1178         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1179         if (!is_highmem_idx(zone))
1180                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1181 #endif
1182 }
1183
1184 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1185                                         int nid)
1186 {
1187         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1188 }
1189
1190 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1191 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1192 {
1193         pg_data_t *pgdat;
1194         int nid, zid;
1195
1196         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1197                 return;
1198
1199         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1200         pgdat = NODE_DATA(nid);
1201
1202         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1203                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1204
1205                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1206                         break;
1207         }
1208         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1209 }
1210 #else
1211 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1212 {
1213 }
1214 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1215
1216 /*
1217  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1218  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1219  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1220  * sent to the buddy page allocator.
1221  */
1222 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1223 {
1224         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1225         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1226
1227         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1228                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1229                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1230
1231                         init_reserved_page(start_pfn);
1232
1233                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1234                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1235
1236                         SetPageReserved(page);
1237                 }
1238         }
1239 }
1240
1241 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1242 {
1243         unsigned long flags;
1244         int migratetype;
1245         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1246
1247         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1248                 return;
1249
1250         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1251         local_irq_save(flags);
1252         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1253         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1254         local_irq_restore(flags);
1255 }
1256
1257 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1258 {
1259         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1260         struct page *p = page;
1261         unsigned int loop;
1262
1263         prefetchw(p);
1264         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1265                 prefetchw(p + 1);
1266                 __ClearPageReserved(p);
1267                 set_page_count(p, 0);
1268         }
1269         __ClearPageReserved(p);
1270         set_page_count(p, 0);
1271
1272         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1273         set_page_refcounted(page);
1274         __free_pages(page, order);
1275 }
1276
1277 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1278         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1279
1280 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1281
1282 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1283 {
1284         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1285         int nid;
1286
1287         spin_lock(&early_pfn_lock);
1288         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1289         if (nid < 0)
1290                 nid = first_online_node;
1291         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1292
1293         return nid;
1294 }
1295 #endif
1296
1297 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1298 static inline bool __meminit __maybe_unused
1299 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1300                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1301 {
1302         int nid;
1303
1304         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1305         if (nid >= 0 && nid != node)
1306                 return false;
1307         return true;
1308 }
1309
1310 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1311 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1312 {
1313         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1314 }
1315
1316 #else
1317
1318 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1319 {
1320         return true;
1321 }
1322 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1323 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1324                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1325 {
1326         return true;
1327 }
1328 #endif
1329
1330
1331 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1332                                                         unsigned int order)
1333 {
1334         if (early_page_uninitialised(pfn))
1335                 return;
1336         return __free_pages_boot_core(page, order);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1341  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1342  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1343  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1344  * pageblocks.
1345  *
1346  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1347  *
1348  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1349  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1350  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1351  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1352  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1353  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1354  * page in a pageblock.
1355  */
1356 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1357                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1358 {
1359         struct page *start_page;
1360         struct page *end_page;
1361
1362         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1363         end_pfn--;
1364
1365         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1366                 return NULL;
1367
1368         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1369         if (!start_page)
1370                 return NULL;
1371
1372         if (page_zone(start_page) != zone)
1373                 return NULL;
1374
1375         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1376
1377         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1378         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1379                 return NULL;
1380
1381         return start_page;
1382 }
1383
1384 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1385 {
1386         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1387         unsigned long block_end_pfn;
1388
1389         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1390         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1391                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1392                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1393
1394                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1395
1396                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1397                                              block_end_pfn, zone))
1398                         return;
1399         }
1400
1401         /* We confirm that there is no hole */
1402         zone->contiguous = true;
1403 }
1404
1405 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1406 {
1407         zone->contiguous = false;
1408 }
1409
1410 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1411 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1412                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1413 {
1414         int i;
1415
1416         if (!page)
1417                 return;
1418
1419         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1420         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1421             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1422                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1423                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1424                 return;
1425         }
1426
1427         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1428                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1429                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1430                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1431         }
1432 }
1433
1434 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1435 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1436 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1437
1438 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1439 {
1440         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1441                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1442 }
1443
1444 /* Initialise remaining memory on a node */
1445 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1446 {
1447         pg_data_t *pgdat = data;
1448         int nid = pgdat->node_id;
1449         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1450         unsigned long start = jiffies;
1451         unsigned long nr_pages = 0;
1452         unsigned long walk_start, walk_end;
1453         int i, zid;
1454         struct zone *zone;
1455         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1456         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1457
1458         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1459                 pgdat_init_report_one_done();
1460                 return 0;
1461         }
1462
1463         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1464         if (!cpumask_empty(cpumask))
1465                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1466
1467         /* Sanity check boundaries */
1468         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1469         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1470         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1471
1472         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1473         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1474                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1475                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1476                         break;
1477         }
1478
1479         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1480                 unsigned long pfn, end_pfn;
1481                 struct page *page = NULL;
1482                 struct page *free_base_page = NULL;
1483                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1484                 int nr_to_free = 0;
1485
1486                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1487                 pfn = first_init_pfn;
1488                 if (pfn < walk_start)
1489                         pfn = walk_start;
1490                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1491                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1492
1493                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1494                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1495                                 goto free_range;
1496
1497                         /*
1498                          * Ensure pfn_valid is checked every
1499                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1500                          */
1501                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1502                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1503                                         page = NULL;
1504                                         goto free_range;
1505                                 }
1506                         }
1507
1508                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1509                                 page = NULL;
1510                                 goto free_range;
1511                         }
1512
1513                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1514                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1515                                 page++;
1516                         } else {
1517                                 nr_pages += nr_to_free;
1518                                 deferred_free_range(free_base_page,
1519                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1520                                 free_base_page = NULL;
1521                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1522
1523                                 page = pfn_to_page(pfn);
1524                                 cond_resched();
1525                         }
1526
1527                         if (page->flags) {
1528                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1529                                 goto free_range;
1530                         }
1531
1532                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1533                         if (!free_base_page) {
1534                                 free_base_page = page;
1535                                 free_base_pfn = pfn;
1536                                 nr_to_free = 0;
1537                         }
1538                         nr_to_free++;
1539
1540                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1541                         continue;
1542 free_range:
1543                         /* Free the current block of pages to allocator */
1544                         nr_pages += nr_to_free;
1545                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1546                                                                 nr_to_free);
1547                         free_base_page = NULL;
1548                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1549                 }
1550                 /* Free the last block of pages to allocator */
1551                 nr_pages += nr_to_free;
1552                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1553
1554                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1555         }
1556
1557         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1558         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1559
1560         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1561                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1562
1563         pgdat_init_report_one_done();
1564         return 0;
1565 }
1566 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1567
1568 void __init page_alloc_init_late(void)
1569 {
1570         struct zone *zone;
1571
1572 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1573         int nid;
1574
1575         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1576         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1577         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1578                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1579         }
1580
1581         /* Block until all are initialised */
1582         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1583
1584         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1585         files_maxfiles_init();
1586 #endif
1587 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1588         /* Discard memblock private memory */
1589         memblock_discard();
1590 #endif
1591
1592         for_each_populated_zone(zone)
1593                 set_zone_contiguous(zone);
1594 }
1595
1596 #ifdef CONFIG_CMA
1597 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1598 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1599 {
1600         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1601         struct page *p = page;
1602
1603         do {
1604                 __ClearPageReserved(p);
1605                 set_page_count(p, 0);
1606         } while (++p, --i);
1607
1608         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1609
1610         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1611                 i = pageblock_nr_pages;
1612                 p = page;
1613                 do {
1614                         set_page_refcounted(p);
1615                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1616                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1617                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1618         } else {
1619                 set_page_refcounted(page);
1620                 __free_pages(page, pageblock_order);
1621         }
1622
1623         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1624 }
1625 #endif
1626
1627 /*
1628  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1629  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1630  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1631  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1632  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1633  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1634  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1635  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1636  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1637  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1638  *
1639  * -- nyc
1640  */
1641 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1642         int low, int high, struct free_area *area,
1643         int migratetype)
1644 {
1645         unsigned long size = 1 << high;
1646
1647         while (high > low) {
1648                 area--;
1649                 high--;
1650                 size >>= 1;
1651                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1652
1653                 /*
1654                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1655                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1656                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1657                  * pages will stay not present in virtual address space
1658                  */
1659                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1660                         continue;
1661
1662                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1663                 area->nr_free++;
1664                 set_page_order(&page[size], high);
1665         }
1666 }
1667
1668 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1669 {
1670         const char *bad_reason = NULL;
1671         unsigned long bad_flags = 0;
1672
1673         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1674                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1675         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1676                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1677         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1678                 bad_reason = "nonzero _count";
1679         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1680                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1681                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1682                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1683                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1684                 return;
1685         }
1686         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1687                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1688                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1689         }
1690 #ifdef CONFIG_MEMCG
1691         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1692                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1693 #endif
1694         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1695 }
1696
1697 /*
1698  * This page is about to be returned from the page allocator
1699  */
1700 static inline int check_new_page(struct page *page)
1701 {
1702         if (likely(page_expected_state(page,
1703                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1704                 return 0;
1705
1706         check_new_page_bad(page);
1707         return 1;
1708 }
1709
1710 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1711 {
1712         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1713                 page_poisoning_enabled();
1714 }
1715
1716 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1717 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1718 {
1719         return false;
1720 }
1721
1722 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1723 {
1724         return check_new_page(page);
1725 }
1726 #else
1727 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1728 {
1729         return check_new_page(page);
1730 }
1731 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1732 {
1733         return false;
1734 }
1735 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1736
1737 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1738 {
1739         int i;
1740         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1741                 struct page *p = page + i;
1742
1743                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1744                         return true;
1745         }
1746
1747         return false;
1748 }
1749
1750 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1751                                 gfp_t gfp_flags)
1752 {
1753         set_page_private(page, 0);
1754         set_page_refcounted(page);
1755
1756         arch_alloc_page(page, order);
1757         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1758         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1759         kasan_alloc_pages(page, order);
1760         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1761 }
1762
1763 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1764                                                         unsigned int alloc_flags)
1765 {
1766         int i;
1767
1768         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1769
1770         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1771                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1772                         clear_highpage(page + i);
1773
1774         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1775                 prep_compound_page(page, order);
1776
1777         /*
1778          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1779          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1780          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1781          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1782          */
1783         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1784                 set_page_pfmemalloc(page);
1785         else
1786                 clear_page_pfmemalloc(page);
1787 }
1788
1789 /*
1790  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1791  * the smallest available page from the freelists
1792  */
1793 static inline
1794 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1795                                                 int migratetype)
1796 {
1797         unsigned int current_order;
1798         struct free_area *area;
1799         struct page *page;
1800
1801         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1802         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1803                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1804                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1805                                                         struct page, lru);
1806                 if (!page)
1807                         continue;
1808                 list_del(&page->lru);
1809                 rmv_page_order(page);
1810                 area->nr_free--;
1811                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1812                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1813                 return page;
1814         }
1815
1816         return NULL;
1817 }
1818
1819
1820 /*
1821  * This array describes the order lists are fallen back to when
1822  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1823  */
1824 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1825         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1826         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1827         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1828 #ifdef CONFIG_CMA
1829         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1830 #endif
1831 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1832         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1833 #endif
1834 };
1835
1836 #ifdef CONFIG_CMA
1837 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1838                                         unsigned int order)
1839 {
1840         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1841 }
1842 #else
1843 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1844                                         unsigned int order) { return NULL; }
1845 #endif
1846
1847 /*
1848  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1849  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1850  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1851  */
1852 static int move_freepages(struct zone *zone,
1853                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1854                           int migratetype, int *num_movable)
1855 {
1856         struct page *page;
1857         unsigned int order;
1858         int pages_moved = 0;
1859
1860 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1861         /*
1862          * page_zone is not safe to call in this context when
1863          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1864          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1865          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1866          * grouping pages by mobility
1867          */
1868         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1869 #endif
1870
1871         if (num_movable)
1872                 *num_movable = 0;
1873
1874         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1875                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1876                         page++;
1877                         continue;
1878                 }
1879
1880                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1881                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1882
1883                 if (!PageBuddy(page)) {
1884                         /*
1885                          * We assume that pages that could be isolated for
1886                          * migration are movable. But we don't actually try
1887                          * isolating, as that would be expensive.
1888                          */
1889                         if (num_movable &&
1890                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1891                                 (*num_movable)++;
1892
1893                         page++;
1894                         continue;
1895                 }
1896
1897                 order = page_order(page);
1898                 list_move(&page->lru,
1899                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1900                 page += 1 << order;
1901                 pages_moved += 1 << order;
1902         }
1903
1904         return pages_moved;
1905 }
1906
1907 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1908                                 int migratetype, int *num_movable)
1909 {
1910         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1911         struct page *start_page, *end_page;
1912
1913         start_pfn = page_to_pfn(page);
1914         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1915         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1916         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1917         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1918
1919         /* Do not cross zone boundaries */
1920         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1921                 start_page = page;
1922         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1923                 return 0;
1924
1925         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1926                                                                 num_movable);
1927 }
1928
1929 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1930                                         int start_order, int migratetype)
1931 {
1932         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1933
1934         while (nr_pageblocks--) {
1935                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1936                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1937         }
1938 }
1939
1940 /*
1941  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1942  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1943  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1944  *
1945  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1946  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1947  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1948  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1949  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1950  * pageblocks.
1951  */
1952 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1953 {
1954         /*
1955          * Leaving this order check is intended, although there is
1956          * relaxed order check in next check. The reason is that
1957          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1958          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1959          * so could be changed anytime.
1960          */
1961         if (order >= pageblock_order)
1962                 return true;
1963
1964         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1965                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1966                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1967                 page_group_by_mobility_disabled)
1968                 return true;
1969
1970         return false;
1971 }
1972
1973 /*
1974  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1975  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1976  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1977  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1978  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1979  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1980  */
1981 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1982                                         int start_type, bool whole_block)
1983 {
1984         unsigned int current_order = page_order(page);
1985         struct free_area *area;
1986         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1987         int old_block_type;
1988
1989         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1990
1991         /*
1992          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1993          * highatomic accounting.
1994          */
1995         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1996                 goto single_page;
1997
1998         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1999         if (current_order >= pageblock_order) {
2000                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2001                 goto single_page;
2002         }
2003
2004         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2005         if (!whole_block)
2006                 goto single_page;
2007
2008         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2009                                                 &movable_pages);
2010         /*
2011          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2012          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2013          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2014          */
2015         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2016                 alike_pages = movable_pages;
2017         } else {
2018                 /*
2019                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2020                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2021                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2022                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2023                  * exact migratetype of non-movable pages.
2024                  */
2025                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2026                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2027                                                 - (free_pages + movable_pages);
2028                 else
2029                         alike_pages = 0;
2030         }
2031
2032         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2033         if (!free_pages)
2034                 goto single_page;
2035
2036         /*
2037          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2038          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2039          */
2040         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2041                         page_group_by_mobility_disabled)
2042                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2043
2044         return;
2045
2046 single_page:
2047         area = &zone->free_area[current_order];
2048         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2049 }
2050
2051 /*
2052  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2053  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2054  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2055  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2056  */
2057 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2058                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2059 {
2060         int i;
2061         int fallback_mt;
2062
2063         if (area->nr_free == 0)
2064                 return -1;
2065
2066         *can_steal = false;
2067         for (i = 0;; i++) {
2068                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2069                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2070                         break;
2071
2072                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2073                         continue;
2074
2075                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2076                         *can_steal = true;
2077
2078                 if (!only_stealable)
2079                         return fallback_mt;
2080
2081                 if (*can_steal)
2082                         return fallback_mt;
2083         }
2084
2085         return -1;
2086 }
2087
2088 /*
2089  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2090  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2091  */
2092 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2093                                 unsigned int alloc_order)
2094 {
2095         int mt;
2096         unsigned long max_managed, flags;
2097
2098         /*
2099          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2100          * Check is race-prone but harmless.
2101          */
2102         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2103         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2104                 return;
2105
2106         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2107
2108         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2109         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2110                 goto out_unlock;
2111
2112         /* Yoink! */
2113         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2114         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2115             && !is_migrate_cma(mt)) {
2116                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2117                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2118                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2119         }
2120
2121 out_unlock:
2122         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2123 }
2124
2125 /*
2126  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2127  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2128  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2129  * to recover from than an OOM.
2130  *
2131  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2132  * pageblock is exhausted.
2133  */
2134 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2135                                                 bool force)
2136 {
2137         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2138         unsigned long flags;
2139         struct zoneref *z;
2140         struct zone *zone;
2141         struct page *page;
2142         int order;
2143         bool ret;
2144
2145         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2146                                                                 ac->nodemask) {
2147                 /*
2148                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2149                  * is really high.
2150                  */
2151                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2152                                         pageblock_nr_pages)
2153                         continue;
2154
2155                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2156                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2157                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2158
2159                         page = list_first_entry_or_null(
2160                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2161                                         struct page, lru);
2162                         if (!page)
2163                                 continue;
2164
2165                         /*
2166                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2167                          * we can counter several free pages in a pageblock
2168                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2169                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2170                          * adjust the count once.
2171                          */
2172                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2173                                 /*
2174                                  * It should never happen but changes to
2175                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2176                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2177                                  * while unreserving so be safe and watch for
2178                                  * underflows.
2179                                  */
2180                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2181                                                 pageblock_nr_pages,
2182                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2183                         }
2184
2185                         /*
2186                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2187                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2188                          * is doing the work and needs the pages. More
2189                          * importantly, if the block was always converted to
2190                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2191                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2192                          * may increase.
2193                          */
2194                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2195                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2196                                                                         NULL);
2197                         if (ret) {
2198                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2199                                 return ret;
2200                         }
2201                 }
2202                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2203         }
2204
2205         return false;
2206 }
2207
2208 /*
2209  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2210  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2211  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2212  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2213  *
2214  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2215  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2216  * condition simpler.
2217  */
2218 static inline bool
2219 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2220 {
2221         struct free_area *area;
2222         int current_order;
2223         struct page *page;
2224         int fallback_mt;
2225         bool can_steal;
2226
2227         /*
2228          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2229          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2230          * would be too costly to do exactly.
2231          */
2232         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2233                                 --current_order) {
2234                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2235                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2236                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2237                 if (fallback_mt == -1)
2238                         continue;
2239
2240                 /*
2241                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2242                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2243                  * steal and split the smallest available page instead of the
2244                  * largest available page, because even if the next movable
2245                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2246                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2247                  */
2248                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2249                                         && current_order > order)
2250                         goto find_smallest;
2251
2252                 goto do_steal;
2253         }
2254
2255         return false;
2256
2257 find_smallest:
2258         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2259                                                         current_order++) {
2260                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2261                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2262                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2263                 if (fallback_mt != -1)
2264                         break;
2265         }
2266
2267         /*
2268          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2269          * when looking for the largest page.
2270          */
2271         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2272
2273 do_steal:
2274         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2275                                                         struct page, lru);
2276
2277         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2278
2279         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2280                 start_migratetype, fallback_mt);
2281
2282         return true;
2283
2284 }
2285
2286 /*
2287  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2288  * Call me with the zone->lock already held.
2289  */
2290 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2291                                 int migratetype)
2292 {
2293         struct page *page;
2294
2295 retry:
2296         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2297         if (unlikely(!page)) {
2298                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2299                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2300
2301                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2302                         goto retry;
2303         }
2304
2305         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2306         return page;
2307 }
2308
2309 /*
2310  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2311  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2312  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2313  */
2314 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2315                         unsigned long count, struct list_head *list,
2316                         int migratetype, bool cold)
2317 {
2318         int i, alloced = 0;
2319
2320         spin_lock(&zone->lock);
2321         for (i = 0; i < count; ++i) {
2322                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2323                 if (unlikely(page == NULL))
2324                         break;
2325
2326                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2327                         continue;
2328
2329                 /*
2330                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2331                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2332                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2333                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2334                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2335                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2336                  * properly.
2337                  */
2338                 if (likely(!cold))
2339                         list_add(&page->lru, list);
2340                 else
2341                         list_add_tail(&page->lru, list);
2342                 list = &page->lru;
2343                 alloced++;
2344                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2345                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2346                                               -(1 << order));
2347         }
2348
2349         /*
2350          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2351          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2352          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2353          * pages added to the pcp list.
2354          */
2355         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2356         spin_unlock(&zone->lock);
2357         return alloced;
2358 }
2359
2360 #ifdef CONFIG_NUMA
2361 /*
2362  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2363  * currently executing processor on remote nodes after they have
2364  * expired.
2365  *
2366  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2367  * a single processor.
2368  */
2369 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2370 {
2371         unsigned long flags;
2372         int to_drain, batch;
2373
2374         local_irq_save(flags);
2375         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2376         to_drain = min(pcp->count, batch);
2377         if (to_drain > 0) {
2378                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2379                 pcp->count -= to_drain;
2380         }
2381         local_irq_restore(flags);
2382 }
2383 #endif
2384
2385 /*
2386  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2387  *
2388  * The processor must either be the current processor and the
2389  * thread pinned to the current processor or a processor that
2390  * is not online.
2391  */
2392 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2393 {
2394         unsigned long flags;
2395         struct per_cpu_pageset *pset;
2396         struct per_cpu_pages *pcp;
2397
2398         local_irq_save(flags);
2399         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2400
2401         pcp = &pset->pcp;
2402         if (pcp->count) {
2403                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2404                 pcp->count = 0;
2405         }
2406         local_irq_restore(flags);
2407 }
2408
2409 /*
2410  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2411  *
2412  * The processor must either be the current processor and the
2413  * thread pinned to the current processor or a processor that
2414  * is not online.
2415  */
2416 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2417 {
2418         struct zone *zone;
2419
2420         for_each_populated_zone(zone) {
2421                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2422         }
2423 }
2424
2425 /*
2426  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2427  *
2428  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2429  * the single zone's pages.
2430  */
2431 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2432 {
2433         int cpu = smp_processor_id();
2434
2435         if (zone)
2436                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2437         else
2438                 drain_pages(cpu);
2439 }
2440
2441 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2442 {
2443         /*
2444          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2445          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2446          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2447          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2448          * a different one.
2449          */
2450         preempt_disable();
2451         drain_local_pages(NULL);
2452         preempt_enable();
2453 }
2454
2455 /*
2456  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2457  *
2458  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2459  *
2460  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2461  */
2462 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2463 {
2464         int cpu;
2465
2466         /*
2467          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2468          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2469          */
2470         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2471
2472         /*
2473          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2474          * initialized.
2475          */
2476         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2477                 return;
2478
2479         /* Workqueues cannot recurse */
2480         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2481                 return;
2482
2483         /*
2484          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2485          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2486          * the drain to be complete when the call returns.
2487          */
2488         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2489                 if (!zone)
2490                         return;
2491                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2492         }
2493
2494         /*
2495          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2496          * as offline notification will cause the notified
2497          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2498          * disables preemption as part of its processing
2499          */
2500         for_each_online_cpu(cpu) {
2501                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2502                 struct zone *z;
2503                 bool has_pcps = false;
2504
2505                 if (zone) {
2506                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2507                         if (pcp->pcp.count)
2508                                 has_pcps = true;
2509                 } else {
2510                         for_each_populated_zone(z) {
2511                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2512                                 if (pcp->pcp.count) {
2513                                         has_pcps = true;
2514                                         break;
2515                                 }
2516                         }
2517                 }
2518
2519                 if (has_pcps)
2520                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2521                 else
2522                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2523         }
2524
2525         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2526                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2527                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2528                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2529         }
2530         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2531                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2532
2533         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2534 }
2535
2536 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2537
2538 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2539 {
2540         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2541         unsigned long flags;
2542         unsigned int order, t;
2543         struct page *page;
2544
2545         if (zone_is_empty(zone))
2546                 return;
2547
2548         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2549
2550         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2551         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2552                 if (pfn_valid(pfn)) {
2553                         page = pfn_to_page(pfn);
2554
2555                         if (page_zone(page) != zone)
2556                                 continue;
2557
2558                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2559                                 swsusp_unset_page_free(page);
2560                 }
2561
2562         for_each_migratetype_order(order, t) {
2563                 list_for_each_entry(page,
2564                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2565                         unsigned long i;
2566
2567                         pfn = page_to_pfn(page);
2568                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2569                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2570                 }
2571         }
2572         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2573 }
2574 #endif /* CONFIG_PM */
2575
2576 /*
2577  * Free a 0-order page
2578  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2579  */
2580 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2581 {
2582         struct zone *zone = page_zone(page);
2583         struct per_cpu_pages *pcp;
2584         unsigned long flags;
2585         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2586         int migratetype;
2587
2588         if (!free_pcp_prepare(page))
2589                 return;
2590
2591         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2592         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2593         local_irq_save(flags);
2594         __count_vm_event(PGFREE);
2595
2596         /*
2597          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2598          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2599          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2600          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2601          * excessively into the page allocator
2602          */
2603         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2604                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2605                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2606                         goto out;
2607                 }
2608                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2609         }
2610
2611         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2612         if (!cold)
2613                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2614         else
2615                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2616         pcp->count++;
2617         if (pcp->count >= pcp->high) {
2618                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2619                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2620                 pcp->count -= batch;
2621         }
2622
2623 out:
2624         local_irq_restore(flags);
2625 }
2626
2627 /*
2628  * Free a list of 0-order pages
2629  */
2630 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2631 {
2632         struct page *page, *next;
2633
2634         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2635                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2636                 free_hot_cold_page(page, cold);
2637         }
2638 }
2639
2640 /*
2641  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2642  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2643  * Each sub-page must be freed individually.
2644  *
2645  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2646  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2647  */
2648 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2649 {
2650         int i;
2651
2652         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2653         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2654
2655 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2656         /*
2657          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2658          * otherwise free the whole shadow.
2659          */
2660         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2661                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2662 #endif
2663
2664         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2665                 set_page_refcounted(page + i);
2666         split_page_owner(page, order);
2667 }
2668 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2669
2670 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2671 {
2672         unsigned long watermark;
2673         struct zone *zone;
2674         int mt;
2675
2676         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2677
2678         zone = page_zone(page);
2679         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2680
2681         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2682                 /*
2683                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2684                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2685                  * watermark, because we already know our high-order page
2686                  * exists.
2687                  */
2688                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2689                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2690                         return 0;
2691
2692                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2693         }
2694
2695         /* Remove page from free list */
2696         list_del(&page->lru);
2697         zone->free_area[order].nr_free--;
2698         rmv_page_order(page);
2699
2700         /*
2701          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2702          * pageblock
2703          */
2704         if (order >= pageblock_order - 1) {
2705                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2706                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2707                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2708                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2709                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2710                                 set_pageblock_migratetype(page,
2711                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2712                 }
2713         }
2714
2715
2716         return 1UL << order;
2717 }
2718
2719 /*
2720  * Update NUMA hit/miss statistics
2721  *
2722  * Must be called with interrupts disabled.
2723  */
2724 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2725 {
2726 #ifdef CONFIG_NUMA
2727         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2728
2729         if (z->node != numa_node_id())
2730                 local_stat = NUMA_OTHER;
2731
2732         if (z->node == preferred_zone->node)
2733                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2734         else {
2735                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2736                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2737         }
2738         __inc_zone_state(z, local_stat);
2739 #endif
2740 }
2741
2742 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2743 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2744                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2745                         struct list_head *list)
2746 {
2747         struct page *page;
2748
2749         do {
2750                 if (list_empty(list)) {
2751                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2752                                         pcp->batch, list,
2753                                         migratetype, cold);
2754                         if (unlikely(list_empty(list)))
2755                                 return NULL;
2756                 }
2757
2758                 if (cold)
2759                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2760                 else
2761                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2762
2763                 list_del(&page->lru);
2764                 pcp->count--;
2765         } while (check_new_pcp(page));
2766
2767         return page;
2768 }
2769
2770 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2771 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2772                         struct zone *zone, unsigned int order,
2773                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2774 {
2775         struct per_cpu_pages *pcp;
2776         struct list_head *list;
2777         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2778         struct page *page;
2779         unsigned long flags;
2780
2781         local_irq_save(flags);
2782         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2783         list = &pcp->lists[migratetype];
2784         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2785         if (page) {
2786                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2787                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2788         }
2789         local_irq_restore(flags);
2790         return page;
2791 }
2792
2793 /*
2794  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2795  */
2796 static inline
2797 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2798                         struct zone *zone, unsigned int order,
2799                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2800                         int migratetype)
2801 {
2802         unsigned long flags;
2803         struct page *page;
2804
2805         if (likely(order == 0)) {
2806                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2807                                 gfp_flags, migratetype);
2808                 goto out;
2809         }
2810
2811         /*
2812          * We most definitely don't want callers attempting to
2813          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2814          */
2815         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2816         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2817
2818         do {
2819                 page = NULL;
2820                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2821                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2822                         if (page)
2823                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2824                 }
2825                 if (!page)
2826                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2827         } while (page && check_new_pages(page, order));
2828         spin_unlock(&zone->lock);
2829         if (!page)
2830                 goto failed;
2831         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2832                                   get_pcppage_migratetype(page));
2833
2834         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2835         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2836         local_irq_restore(flags);
2837
2838 out:
2839         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2840         return page;
2841
2842 failed:
2843         local_irq_restore(flags);
2844         return NULL;
2845 }
2846
2847 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2848
2849 static struct {
2850         struct fault_attr attr;
2851
2852         bool ignore_gfp_highmem;
2853         bool ignore_gfp_reclaim;
2854         u32 min_order;
2855 } fail_page_alloc = {
2856         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2857         .ignore_gfp_reclaim = true,
2858         .ignore_gfp_highmem = true,
2859         .min_order = 1,
2860 };
2861
2862 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2863 {
2864         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2865 }
2866 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2867
2868 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2869 {
2870         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2871                 return false;
2872         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2873                 return false;
2874         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2875                 return false;
2876         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2877                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2878                 return false;
2879
2880         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2881 }
2882
2883 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2884
2885 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2886 {
2887         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2888         struct dentry *dir;
2889
2890         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2891                                         &fail_page_alloc.attr);
2892         if (IS_ERR(dir))
2893                 return PTR_ERR(dir);
2894
2895         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2896                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2897                 goto fail;
2898         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2899                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2900                 goto fail;
2901         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2902                                 &fail_page_alloc.min_order))
2903                 goto fail;
2904
2905         return 0;
2906 fail:
2907         debugfs_remove_recursive(dir);
2908
2909         return -ENOMEM;
2910 }
2911
2912 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2913
2914 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2915
2916 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2917
2918 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2919 {
2920         return false;
2921 }
2922
2923 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2924
2925 /*
2926  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2927  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2928  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2929  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2930  */
2931 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2932                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2933                          long free_pages)
2934 {
2935         long min = mark;
2936         int o;
2937         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2938
2939         /* free_pages may go negative - that's OK */
2940         free_pages -= (1 << order) - 1;
2941
2942         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2943                 min -= min / 2;
2944
2945         /*
2946          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2947          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2948          * atomic reserve but it avoids a search.
2949          */
2950         if (likely(!alloc_harder))
2951                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2952         else
2953                 min -= min / 4;
2954
2955 #ifdef CONFIG_CMA
2956         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2957         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2958                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2959 #endif
2960
2961         /*
2962          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2963          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2964          * even if a suitable page happened to be free.
2965          */
2966         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2967                 return false;
2968
2969         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2970         if (!order)
2971                 return true;
2972
2973         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2974         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2975                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2976                 int mt;
2977
2978                 if (!area->nr_free)
2979                         continue;
2980
2981                 if (alloc_harder)
2982                         return true;
2983
2984                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2985                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2986                                 return true;
2987                 }
2988
2989 #ifdef CONFIG_CMA
2990                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2991                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2992                         return true;
2993                 }
2994 #endif
2995         }
2996         return false;
2997 }
2998
2999 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3000                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3001 {
3002         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3003                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3004 }
3005
3006 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3007                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3008 {
3009         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3010         long cma_pages = 0;
3011
3012 #ifdef CONFIG_CMA
3013         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3014         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3015                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3016 #endif
3017
3018         /*
3019          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3020          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3021          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3022          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3023          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3024          */
3025         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3026                 return true;
3027
3028         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3029                                         free_pages);
3030 }
3031
3032 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3033                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3034 {
3035         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3036
3037         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3038                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3039
3040         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3041                                                                 free_pages);
3042 }
3043
3044 #ifdef CONFIG_NUMA
3045 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3046 {
3047         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3048                                 RECLAIM_DISTANCE;
3049 }
3050 #else   /* CONFIG_NUMA */
3051 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3052 {
3053         return true;
3054 }
3055 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3056
3057 /*
3058  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3059  * a page.
3060  */
3061 static struct page *
3062 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3063                                                 const struct alloc_context *ac)
3064 {
3065         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3066         struct zone *zone;
3067         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3068
3069         /*
3070          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3071          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3072          */
3073         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3074                                                                 ac->nodemask) {
3075                 struct page *page;
3076                 unsigned long mark;
3077
3078                 if (cpusets_enabled() &&
3079                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3080                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3081                                 continue;
3082                 /*
3083                  * When allocating a page cache page for writing, we
3084                  * want to get it from a node that is within its dirty
3085                  * limit, such that no single node holds more than its
3086                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3087                  * The dirty limits take into account the node's
3088                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3089                  * should be able to balance it without having to
3090                  * write pages from its LRU list.
3091                  *
3092                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3093                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3094                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3095                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3096                  * nodes are together not big enough to reach the
3097                  * global limit.  The proper fix for these situations
3098                  * will require awareness of nodes in the
3099                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3100                  */
3101                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3102                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3103                                 continue;
3104
3105                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3106                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3107                                 continue;
3108                         }
3109                 }
3110
3111                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3112                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3113                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3114                         int ret;
3115
3116                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3117                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3118                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3119                                 goto try_this_zone;
3120
3121                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3122                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3123                                 continue;
3124
3125                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3126                         switch (ret) {
3127                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3128                                 /* did not scan */
3129                                 continue;
3130                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3131                                 /* scanned but unreclaimable */
3132                                 continue;
3133                         default:
3134                                 /* did we reclaim enough */
3135                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3136                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3137                                         goto try_this_zone;
3138
3139                                 continue;
3140                         }
3141                 }
3142
3143 try_this_zone:
3144                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3145                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3146                 if (page) {
3147                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3148
3149                         /*
3150                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3151                          * if the pageblock should be reserved for the future
3152                          */
3153                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3154                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3155
3156                         return page;
3157                 }
3158         }
3159
3160         return NULL;
3161 }
3162
3163 /*
3164  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3165  * meminfo in irq context.
3166  */
3167 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3168 {
3169         bool ret = false;
3170
3171 #if NODES_SHIFT > 8
3172         ret = in_interrupt();
3173 #endif
3174         return ret;
3175 }
3176
3177 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3178 {
3179         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3180         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3181
3182         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3183                 return;
3184
3185         /*
3186          * This documents exceptions given to allocations in certain
3187          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3188          * of allowed nodes.
3189          */
3190         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3191                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3192                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3193                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3194         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3195                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3196
3197         show_mem(filter, nodemask);
3198 }
3199
3200 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3201 {
3202         struct va_format vaf;
3203         va_list args;
3204         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3205                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3206
3207         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3208                 return;
3209
3210         pr_warn("%s: ", current->comm);
3211
3212         va_start(args, fmt);
3213         vaf.fmt = fmt;
3214         vaf.va = &args;
3215         pr_cont("%pV", &vaf);
3216         va_end(args);
3217
3218         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3219         if (nodemask)
3220                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3221         else
3222                 pr_cont("(null)\n");
3223
3224         cpuset_print_current_mems_allowed();
3225
3226         dump_stack();
3227         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3228 }
3229
3230 static inline struct page *
3231 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3232                               unsigned int alloc_flags,
3233                               const struct alloc_context *ac)
3234 {
3235         struct page *page;
3236
3237         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3238                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3239         /*
3240          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3241          * are depleted
3242          */
3243         if (!page)
3244                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3245                                 alloc_flags, ac);
3246
3247         return page;
3248 }
3249
3250 static inline struct page *
3251 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3252         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3253 {
3254         struct oom_control oc = {
3255                 .zonelist = ac->zonelist,
3256                 .nodemask = ac->nodemask,
3257                 .memcg = NULL,
3258                 .gfp_mask = gfp_mask,
3259                 .order = order,
3260         };
3261         struct page *page;
3262
3263         *did_some_progress = 0;
3264
3265         /*
3266          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3267          * making progress for us.
3268          */
3269         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3270                 *did_some_progress = 1;
3271                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3272                 return NULL;
3273         }
3274
3275         /*
3276          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3277          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3278          * we're still under heavy pressure.
3279          */
3280         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3281                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3282         if (page)
3283                 goto out;
3284
3285         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3286         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3287                 goto out;
3288         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3289         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3290                 goto out;
3291         /*
3292          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3293          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3294          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3295          * fallback than shooting a random task.
3296          */
3297         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3298                 goto out;
3299         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3300         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3301                 goto out;
3302         if (pm_suspended_storage())
3303                 goto out;
3304         /*
3305          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3306          * other request to make a forward progress.
3307          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3308          * do much for this context but let's try it to at least get
3309          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3310          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3311          * failures more gracefully we should just bail out here.
3312          */
3313
3314         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3315         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3316                 goto out;
3317
3318         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3319         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3320                 *did_some_progress = 1;
3321
3322                 /*
3323                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3324                  * reserves
3325                  */
3326                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3327                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3328                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3329         }
3330 out:
3331         mutex_unlock(&oom_lock);
3332         return page;
3333 }
3334
3335 /*
3336  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3337  * killer is consider as the only way to move forward.
3338  */
3339 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3340
3341 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3342 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3343 static struct page *
3344 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3345                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3346                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3347 {
3348         struct page *page;
3349         unsigned int noreclaim_flag;
3350
3351         if (!order)
3352                 return NULL;
3353
3354         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3355         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3356                                                                         prio);
3357         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3358
3359         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3360                 return NULL;
3361
3362         /*
3363          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3364          * count a compaction stall
3365          */
3366         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3367
3368         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3369
3370         if (page) {
3371                 struct zone *zone = page_zone(page);
3372
3373                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3374                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3375                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3376                 return page;
3377         }
3378
3379         /*
3380          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3381          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3382          */
3383         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3384
3385         cond_resched();
3386
3387         return NULL;
3388 }
3389
3390 static inline bool
3391 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3392                      enum compact_result compact_result,
3393                      enum compact_priority *compact_priority,
3394                      int *compaction_retries)
3395 {
3396         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3397         int min_priority;
3398         bool ret = false;
3399         int retries = *compaction_retries;
3400         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3401
3402         if (!order)
3403                 return false;
3404
3405         if (compaction_made_progress(compact_result))
3406                 (*compaction_retries)++;
3407
3408         /*
3409          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3410          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3411          * failure could be caused by insufficient priority
3412          */
3413         if (compaction_failed(compact_result))
3414                 goto check_priority;
3415
3416         /*
3417          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3418          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3419          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3420          * compaction.
3421          */
3422         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3423                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3424                 goto out;
3425         }
3426
3427         /*
3428          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3429          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3430          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3431          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3432          * would need much more detailed feedback from compaction to
3433          * make a better decision.
3434          */
3435         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3436                 max_retries /= 4;
3437         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3438                 ret = true;
3439                 goto out;
3440         }
3441
3442         /*
3443          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3444          * all retries or failed at the lower priorities.
3445          */
3446 check_priority:
3447         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3448                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3449
3450         if (*compact_priority > min_priority) {
3451                 (*compact_priority)--;
3452                 *compaction_retries = 0;
3453                 ret = true;
3454         }
3455 out:
3456         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3457         return ret;
3458 }
3459 #else
3460 static inline struct page *
3461 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3462                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3463                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3464 {
3465         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3466         return NULL;
3467 }
3468
3469 static inline bool
3470 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3471                      enum compact_result compact_result,
3472                      enum compact_priority *compact_priority,
3473                      int *compaction_retries)
3474 {
3475         struct zone *zone;
3476         struct zoneref *z;
3477
3478         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3479                 return false;
3480
3481         /*
3482          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3483          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3484          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3485          * watermarks are OK.
3486          */
3487         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3488                                         ac->nodemask) {
3489                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3490                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3491                         return true;
3492         }
3493         return false;
3494 }
3495 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3496
3497 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3498 static int
3499 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3500                                         const struct alloc_context *ac)
3501 {
3502         struct reclaim_state reclaim_state;
3503         int progress;
3504         unsigned int noreclaim_flag;
3505
3506         cond_resched();
3507
3508         /* We now go into synchronous reclaim */
3509         cpuset_memory_pressure_bump();
3510         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3511         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3512         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3513         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3514
3515         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3516                                                                 ac->nodemask);
3517
3518         current->reclaim_state = NULL;
3519         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3520         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3521
3522         cond_resched();
3523
3524         return progress;
3525 }
3526
3527 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3528 static inline struct page *
3529 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3530                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3531                 unsigned long *did_some_progress)
3532 {
3533         struct page *page = NULL;
3534         bool drained = false;
3535
3536         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3537         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3538                 return NULL;
3539
3540 retry:
3541         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3542
3543         /*
3544          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3545          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3546          * Shrink them them and try again
3547          */
3548         if (!page && !drained) {
3549                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3550                 drain_all_pages(NULL);
3551                 drained = true;
3552                 goto retry;
3553         }
3554
3555         return page;
3556 }
3557
3558 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3559 {
3560         struct zoneref *z;
3561         struct zone *zone;
3562         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3563
3564         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3565                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3566                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3567                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3568                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3569         }
3570 }
3571
3572 static inline unsigned int
3573 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3574 {
3575         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3576
3577         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3578         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3579
3580         /*
3581          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3582          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3583          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3584          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3585          */
3586         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3587
3588         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3589                 /*
3590                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3591                  * if it can't schedule.
3592                  */
3593                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3594                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3595                 /*
3596                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3597                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3598                  */
3599                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3600         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3601                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3602
3603 #ifdef CONFIG_CMA
3604         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3605                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3606 #endif
3607         return alloc_flags;
3608 }
3609
3610 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3611 {
3612         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3613                 return false;
3614
3615         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3616                 return true;
3617         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3618                 return true;
3619         if (!in_interrupt() &&
3620                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3621                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3622                 return true;
3623
3624         return false;
3625 }
3626
3627 /*
3628  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3629  * for the given allocation request.
3630  *
3631  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3632  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3633  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3634  *
3635  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3636  */
3637 static inline bool
3638 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3639                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3640                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3641 {
3642         struct zone *zone;
3643         struct zoneref *z;
3644
3645         /*
3646          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3647          * their order will become available due to high fragmentation so
3648          * always increment the no progress counter for them
3649          */
3650         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3651                 *no_progress_loops = 0;
3652         else
3653                 (*no_progress_loops)++;
3654
3655         /*
3656          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3657          * several times in the row.
3658          */
3659         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3660                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3661                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3662         }
3663
3664         /*
3665          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3666          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3667          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3668          * screwed and have to go OOM.
3669          */
3670         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3671                                         ac->nodemask) {
3672                 unsigned long available;
3673                 unsigned long reclaimable;
3674                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3675                 bool wmark;
3676
3677                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3678                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3679
3680                 /*
3681                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3682                  * reclaimable pages?
3683                  */
3684                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3685                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3686                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3687                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3688                 if (wmark) {
3689                         /*
3690                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3691                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3692                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3693                          * prevent from pre mature OOM
3694                          */
3695                         if (!did_some_progress) {
3696                                 unsigned long write_pending;
3697
3698                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3699                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3700
3701                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3702                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3703                                         return true;
3704                                 }
3705                         }
3706
3707                         /*
3708                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3709                          * context and the current implementation of the WQ
3710                          * concurrency control doesn't recognize that
3711                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3712                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3713                          * do a short sleep here rather than calling
3714                          * cond_resched().
3715                          */
3716                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3717                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3718                         else
3719                                 cond_resched();
3720
3721                         return true;
3722                 }
3723         }
3724
3725         return false;
3726 }
3727
3728 static inline bool
3729 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3730 {
3731         /*
3732          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3733          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3734          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3735          * such a way the check therein was true, and then it became false
3736          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3737          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3738          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3739          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3740          * caller can deal with a violated nodemask.
3741          */
3742         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3743                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3744                 ac->nodemask = NULL;
3745                 return true;
3746         }
3747
3748         /*
3749          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3750          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3751          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3752          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3753          * retry.
3754          */
3755         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3756                 return true;
3757
3758         return false;
3759 }
3760
3761 static inline struct page *
3762 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3763                                                 struct alloc_context *ac)
3764 {
3765         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3766         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3767         struct page *page = NULL;
3768         unsigned int alloc_flags;
3769         unsigned long did_some_progress;
3770         enum compact_priority compact_priority;
3771         enum compact_result compact_result;
3772         int compaction_retries;
3773         int no_progress_loops;
3774         unsigned long alloc_start = jiffies;
3775         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3776         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3777
3778         /*
3779          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3780          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3781          * be using allocators in order of preference for an area that is
3782          * too large.
3783          */
3784         if (order >= MAX_ORDER) {
3785                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3786                 return NULL;
3787         }
3788
3789         /*
3790          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3791          * callers that are not in atomic context.
3792          */
3793         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3794                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3795                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3796
3797 retry_cpuset:
3798         compaction_retries = 0;
3799         no_progress_loops = 0;
3800         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3801         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3802
3803         /*
3804          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3805          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3806          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3807          */
3808         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3809
3810         /*
3811          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3812          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3813          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3814          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3815          */
3816         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3817                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3818         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3819                 goto nopage;
3820
3821         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3822                 wake_all_kswapds(order, ac);
3823
3824         /*
3825          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3826          * that first
3827          */
3828         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3829         if (page)
3830                 goto got_pg;
3831
3832         /*
3833          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3834          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3835          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3836          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3837          * same migratetype.
3838          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3839          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3840          */
3841         if (can_direct_reclaim &&
3842                         (costly_order ||
3843                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3844                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3845                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3846                                                 alloc_flags, ac,
3847                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3848                                                 &compact_result);
3849                 if (page)
3850                         goto got_pg;
3851
3852                 /*
3853                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3854                  * includes THP page fault allocations
3855                  */
3856                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3857                         /*
3858                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3859                          * it is because sync compaction recently failed. If
3860                          * this is the case and the caller requested a THP
3861                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3862                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3863                          * direct reclaim.
3864                          */
3865                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3866                                 goto nopage;
3867
3868                         /*
3869                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3870                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3871                          * using async compaction.
3872                          */
3873                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3874                 }
3875         }
3876
3877 retry:
3878         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3879         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3880                 wake_all_kswapds(order, ac);
3881
3882         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3883                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3884
3885         /*
3886          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3887          * These allocations are high priority and system rather than user
3888          * orientated.
3889          */
3890         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3891                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3892                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3893                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3894         }
3895
3896         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3897         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3898         if (page)
3899                 goto got_pg;
3900
3901         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3902         if (!can_direct_reclaim)
3903                 goto nopage;
3904
3905         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3906         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3907                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3908                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3909                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3910                 stall_timeout += 10 * HZ;
3911         }
3912
3913         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3914         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3915                 goto nopage;
3916
3917         /* Try direct reclaim and then allocating */
3918         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3919                                                         &did_some_progress);
3920         if (page)
3921                 goto got_pg;
3922
3923         /* Try direct compaction and then allocating */
3924         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3925                                         compact_priority, &compact_result);
3926         if (page)
3927                 goto got_pg;
3928
3929         /* Do not loop if specifically requested */
3930         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3931                 goto nopage;
3932
3933         /*
3934          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3935          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
3936          */
3937         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
3938                 goto nopage;
3939
3940         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3941                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3942                 goto retry;
3943
3944         /*
3945          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3946          * reclaim is not able to make any progress because the current
3947          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3948          * of free memory (see __compaction_suitable)
3949          */
3950         if (did_some_progress > 0 &&
3951                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3952                                 compact_result, &compact_priority,
3953                                 &compaction_retries))
3954                 goto retry;
3955
3956
3957         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
3958         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3959                 goto retry_cpuset;
3960
3961         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3962         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3963         if (page)
3964                 goto got_pg;
3965
3966         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3967         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
3968             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
3969              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
3970                 goto nopage;
3971
3972         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3973         if (did_some_progress) {
3974                 no_progress_loops = 0;
3975                 goto retry;
3976         }
3977
3978 nopage:
3979         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
3980         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3981                 goto retry_cpuset;
3982
3983         /*
3984          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
3985          * we always retry
3986          */
3987         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3988                 /*
3989                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3990                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
3991                  */
3992                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
3993                         goto fail;
3994
3995                 /*
3996                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
3997                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3998                  * for somebody to do a work for us
3999                  */
4000                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4001
4002                 /*
4003                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4004                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4005                  * so that we can identify them and convert them to something
4006                  * else.
4007                  */
4008                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4009
4010                 /*
4011                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4012                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4013                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4014                  * the situation worse
4015                  */
4016                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4017                 if (page)
4018                         goto got_pg;
4019
4020                 cond_resched();
4021                 goto retry;
4022         }
4023 fail:
4024         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4025                         "page allocation failure: order:%u", order);
4026 got_pg:
4027         return page;
4028 }
4029
4030 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4031                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4032                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4033                 unsigned int *alloc_flags)
4034 {
4035         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4036         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4037         ac->nodemask = nodemask;
4038         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4039
4040         if (cpusets_enabled()) {
4041                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4042                 if (!ac->nodemask)
4043                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4044                 else
4045                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4046         }
4047
4048         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
4049
4050         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4051
4052         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4053                 return false;
4054
4055         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4056                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4057
4058         return true;
4059 }
4060
4061 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4062 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4063                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4064 {
4065         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4066         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4067
4068         /*
4069          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4070          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4071          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4072          */
4073         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4074                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4075 }
4076
4077 /*
4078  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4079  */
4080 struct page *
4081 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4082                                                         nodemask_t *nodemask)
4083 {
4084         struct page *page;
4085         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4086         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4087         struct alloc_context ac = { };
4088
4089         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4090         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4091                 return NULL;
4092
4093         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4094
4095         /* First allocation attempt */
4096         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4097         if (likely(page))
4098                 goto out;
4099
4100         /*
4101          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4102          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4103          * from a particular context which has been marked by
4104          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4105          */
4106         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4107         ac.spread_dirty_pages = false;
4108
4109         /*
4110          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4111          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4112          */
4113         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4114                 ac.nodemask = nodemask;
4115
4116         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4117
4118 out:
4119         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4120             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4121                 __free_pages(page, order);
4122                 page = NULL;
4123         }
4124
4125         if (kmemcheck_enabled && page)
4126                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4127
4128         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4129
4130         return page;
4131 }
4132 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4133
4134 /*
4135  * Common helper functions.
4136  */
4137 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4138 {
4139         struct page *page;
4140
4141         /*
4142          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4143          * a highmem page
4144          */
4145         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4146
4147         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4148         if (!page)
4149                 return 0;
4150         return (unsigned long) page_address(page);
4151 }
4152 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4153
4154 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4155 {
4156         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4157 }
4158 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4159
4160 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4161 {
4162         if (put_page_testzero(page)) {
4163                 if (order == 0)
4164                         free_hot_cold_page(page, false);
4165                 else
4166                         __free_pages_ok(page, order);
4167         }
4168 }
4169
4170 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4171
4172 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4173 {
4174         if (addr != 0) {
4175                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4176                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4177         }
4178 }
4179
4180 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4181
4182 /*
4183  * Page Fragment:
4184  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4185  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4186  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4187  *
4188  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4189  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4190  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4191  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4192  */
4193 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4194                                              gfp_t gfp_mask)
4195 {
4196         struct page *page = NULL;
4197         gfp_t gfp = gfp_mask;
4198
4199 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4200         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4201                     __GFP_NOMEMALLOC;
4202         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4203                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4204         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4205 #endif
4206         if (unlikely(!page))
4207                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4208
4209         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4210
4211         return page;
4212 }
4213
4214 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4215 {
4216         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4217
4218         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4219                 unsigned int order = compound_order(page);
4220
4221                 if (order == 0)
4222                         free_hot_cold_page(page, false);
4223                 else
4224                         __free_pages_ok(page, order);
4225         }
4226 }
4227 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4228
4229 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4230                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4231 {
4232         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4233         struct page *page;
4234         int offset;
4235
4236         if (unlikely(!nc->va)) {
4237 refill:
4238                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4239                 if (!page)
4240                         return NULL;
4241
4242 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4243                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4244                 size = nc->size;
4245 #endif
4246                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4247                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4248                  */
4249                 page_ref_add(page, size - 1);
4250
4251                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4252                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4253                 nc->pagecnt_bias = size;
4254                 nc->offset = size;
4255         }
4256
4257         offset = nc->offset - fragsz;
4258         if (unlikely(offset < 0)) {
4259                 page = virt_to_page(nc->va);
4260
4261                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4262                         goto refill;
4263
4264 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4265                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4266                 size = nc->size;
4267 #endif
4268                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4269                 set_page_count(page, size);
4270
4271                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4272                 nc->pagecnt_bias = size;
4273                 offset = size - fragsz;
4274         }
4275
4276         nc->pagecnt_bias--;
4277         nc->offset = offset;
4278
4279         return nc->va + offset;
4280 }
4281 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4282
4283 /*
4284  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4285  */
4286 void page_frag_free(void *addr)
4287 {
4288         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4289
4290         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4291                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4292 }
4293 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4294
4295 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4296                 size_t size)
4297 {
4298         if (addr) {
4299                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4300                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4301
4302                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4303                 while (used < alloc_end) {
4304                         free_page(used);
4305                         used += PAGE_SIZE;
4306                 }
4307         }
4308         return (void *)addr;
4309 }
4310
4311 /**
4312  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4313  * @size: the number of bytes to allocate
4314  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4315  *
4316  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4317  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4318  * allocate memory in power-of-two pages.
4319  *
4320  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4321  *
4322  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4323  */
4324 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4325 {
4326         unsigned int order = get_order(size);
4327         unsigned long addr;
4328
4329         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4330         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4331 }
4332 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4333
4334 /**
4335  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4336  *                         pages on a node.
4337  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4338  * @size: the number of bytes to allocate
4339  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4340  *
4341  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4342  * back.
4343  */
4344 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4345 {
4346         unsigned int order = get_order(size);
4347         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4348         if (!p)
4349                 return NULL;
4350         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4351 }
4352
4353 /**
4354  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4355  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4356  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4357  *
4358  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4359  */
4360 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4361 {
4362         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4363         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4364
4365         while (addr < end) {
4366                 free_page(addr);
4367                 addr += PAGE_SIZE;
4368         }
4369 }
4370 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4371
4372 /**
4373  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4374  * @offset: The zone index of the highest zone
4375  *
4376  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4377  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4378  * zone, the number of pages is calculated as:
4379  *
4380  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4381  */
4382 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4383 {
4384         struct zoneref *z;
4385         struct zone *zone;
4386
4387         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4388         unsigned long sum = 0;
4389
4390         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4391
4392         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4393                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4394                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4395                 if (size > high)
4396                         sum += size - high;
4397         }
4398
4399         return sum;
4400 }
4401
4402 /**
4403  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4404  *
4405  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4406  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4407  */
4408 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4409 {
4410         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4411 }
4412 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4413
4414 /**
4415  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4416  *
4417  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4418  * high watermark within all zones.
4419  */
4420 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4421 {
4422         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4423 }
4424
4425 static inline void show_node(struct zone *zone)
4426 {
4427         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4428                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4429 }
4430
4431 long si_mem_available(void)
4432 {
4433         long available;
4434         unsigned long pagecache;
4435         unsigned long wmark_low = 0;
4436         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4437         struct zone *zone;
4438         int lru;
4439
4440         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4441                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4442
4443         for_each_zone(zone)
4444                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4445
4446         /*
4447          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4448          * without causing swapping.
4449          */
4450         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4451
4452         /*
4453          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4454          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4455          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4456          */
4457         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4458         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4459         available += pagecache;
4460
4461         /*
4462          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4463          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4464          */
4465         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4466                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4467                          wmark_low);
4468
4469         if (available < 0)
4470                 available = 0;
4471         return available;
4472 }
4473 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4474
4475 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4476 {
4477         val->totalram = totalram_pages;
4478         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4479         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4480         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4481         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4482         val->freehigh = nr_free_highpages();
4483         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4484 }
4485
4486 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4487
4488 #ifdef CONFIG_NUMA
4489 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4490 {
4491         int zone_type;          /* needs to be signed */
4492         unsigned long managed_pages = 0;
4493         unsigned long managed_highpages = 0;
4494         unsigned long free_highpages = 0;
4495         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4496
4497         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4498                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4499         val->totalram = managed_pages;
4500         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4501         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4502 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4503         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4504                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4505
4506                 if (is_highmem(zone)) {
4507                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4508                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4509                 }
4510         }
4511         val->totalhigh = managed_highpages;
4512         val->freehigh = free_highpages;
4513 #else
4514         val->totalhigh = managed_highpages;
4515         val->freehigh = free_highpages;
4516 #endif
4517         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4518 }
4519 #endif
4520
4521 /*
4522  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4523  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4524  */
4525 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4526 {
4527         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4528                 return false;
4529
4530         /*
4531          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4532          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4533          * have to be precise here.
4534          */
4535         if (!nodemask)
4536                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4537
4538         return !node_isset(nid, *nodemask);
4539 }
4540
4541 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4542
4543 static void show_migration_types(unsigned char type)
4544 {
4545         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4546                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4547                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4548                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4549                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4550 #ifdef CONFIG_CMA
4551                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4552 #endif
4553 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4554                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4555 #endif
4556         };
4557         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4558         char *p = tmp;
4559         int i;
4560
4561         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4562                 if (type & (1 << i))
4563                         *p++ = types[i];
4564         }
4565
4566         *p = '\0';
4567         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4568 }
4569
4570 /*
4571  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4572  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4573  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4574  *
4575  * Bits in @filter:
4576  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4577  *   cpuset.
4578  */
4579 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4580 {
4581         unsigned long free_pcp = 0;
4582         int cpu;
4583         struct zone *zone;
4584         pg_data_t *pgdat;
4585
4586         for_each_populated_zone(zone) {
4587                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4588                         continue;
4589
4590                 for_each_online_cpu(cpu)
4591                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4592         }
4593
4594         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4595                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4596                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4597                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4598                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4599                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4600                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4601                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4602                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4603                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4604                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4605                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4606                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4607                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4608                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4609                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4610                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4611                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4612                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4613                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4614                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4615                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4616                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4617                 free_pcp,
4618                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4619
4620         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4621                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4622                         continue;
4623
4624                 printk("Node %d"
4625                         " active_anon:%lukB"
4626                         " inactive_anon:%lukB"
4627                         " active_file:%lukB"
4628                         " inactive_file:%lukB"
4629                         " unevictable:%lukB"
4630                         " isolated(anon):%lukB"
4631                         " isolated(file):%lukB"
4632                         " mapped:%lukB"
4633                         " dirty:%lukB"
4634                         " writeback:%lukB"
4635                         " shmem:%lukB"
4636 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4637                         " shmem_thp: %lukB"
4638                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4639                         " anon_thp: %lukB"
4640 #endif
4641                         " writeback_tmp:%lukB"
4642                         " unstable:%lukB"
4643                         " all_unreclaimable? %s"
4644                         "\n",
4645                         pgdat->node_id,
4646                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4647                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4648                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4649                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4650                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4651                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4652                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4653                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4654                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4655                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4656                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4657 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4658                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4659                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4660                                         * HPAGE_PMD_NR),
4661                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4662 #endif
4663                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4664                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4665                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4666                                 "yes" : "no");
4667         }
4668
4669         for_each_populated_zone(zone) {
4670                 int i;
4671
4672                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4673                         continue;
4674
4675                 free_pcp = 0;
4676                 for_each_online_cpu(cpu)
4677                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4678
4679                 show_node(zone);
4680                 printk(KERN_CONT
4681                         "%s"
4682                         " free:%lukB"
4683                         " min:%lukB"
4684                         " low:%lukB"
4685                         " high:%lukB"
4686                         " active_anon:%lukB"
4687                         " inactive_anon:%lukB"
4688                         " active_file:%lukB"
4689                         " inactive_file:%lukB"
4690                         " unevictable:%lukB"
4691                         " writepending:%lukB"
4692                         " present:%lukB"
4693                         " managed:%lukB"
4694                         " mlocked:%lukB"
4695                         " kernel_stack:%lukB"
4696                         " pagetables:%lukB"
4697                         " bounce:%lukB"
4698                         " free_pcp:%lukB"
4699                         " local_pcp:%ukB"
4700                         " free_cma:%lukB"
4701                         "\n",
4702                         zone->name,
4703                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4704                         K(min_wmark_pages(zone)),
4705                         K(low_wmark_pages(zone)),
4706                         K(high_wmark_pages(zone)),
4707                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4708                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4709                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4710                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4711                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4712                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4713                         K(zone->present_pages),
4714                         K(zone->managed_pages),
4715                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4716                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4717                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4718                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4719                         K(free_pcp),
4720                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4721                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4722                 printk("lowmem_reserve[]:");
4723                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4724                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4725                 printk(KERN_CONT "\n");
4726         }
4727
4728         for_each_populated_zone(zone) {
4729                 unsigned int order;
4730                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4731                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4732
4733                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4734                         continue;
4735                 show_node(zone);
4736                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4737
4738                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4739                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4740                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4741                         int type;
4742
4743                         nr[order] = area->nr_free;
4744                         total += nr[order] << order;
4745
4746                         types[order] = 0;
4747                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4748                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4749                                         types[order] |= 1 << type;
4750                         }
4751                 }
4752                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4753                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4754                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4755                                nr[order], K(1UL) << order);
4756                         if (nr[order])
4757                                 show_migration_types(types[order]);
4758                 }
4759                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4760         }
4761
4762         hugetlb_show_meminfo();
4763
4764         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4765
4766         show_swap_cache_info();
4767 }
4768
4769 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4770 {
4771         zoneref->zone = zone;
4772         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4773 }
4774
4775 /*
4776  * Builds allocation fallback zone lists.
4777  *
4778  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4779  */
4780 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4781                                 int nr_zones)
4782 {
4783         struct zone *zone;
4784         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4785
4786         do {
4787                 zone_type--;
4788                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4789                 if (managed_zone(zone)) {
4790                         zoneref_set_zone(zone,
4791                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4792                         check_highest_zone(zone_type);
4793                 }
4794         } while (zone_type);
4795
4796         return nr_zones;
4797 }
4798
4799
4800 /*
4801  *  zonelist_order:
4802  *  0 = automatic detection of better ordering.
4803  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4804  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4805  *
4806  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4807  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4808  */
4809 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4810 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4811 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4812
4813 /* zonelist order in the kernel.
4814  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4815  */
4816 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4817 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4818
4819
4820 #ifdef CONFIG_NUMA
4821 /* The value user specified ....changed by config */
4822 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4823 /* string for sysctl */
4824 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4825 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4826
4827 /*
4828  * interface for configure zonelist ordering.
4829  * command line option "numa_zonelist_order"
4830  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4831  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4832  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4833  */
4834
4835 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4836 {
4837         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4838                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4839         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4840                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4841         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4842                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4843         } else {
4844                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4845                 return -EINVAL;
4846         }
4847         return 0;
4848 }
4849
4850 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4851 {
4852         int ret;
4853
4854         if (!s)
4855                 return 0;
4856
4857         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4858         if (ret == 0)
4859                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4860
4861         return ret;
4862 }
4863 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4864
4865 /*
4866  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4867  */
4868 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4869                 void __user *buffer, size_t *length,
4870                 loff_t *ppos)
4871 {
4872         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4873         int ret;
4874         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4875
4876         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4877         if (write) {
4878                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4879                         ret = -EINVAL;
4880                         goto out;
4881                 }
4882                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4883         }
4884         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4885         if (ret)
4886                 goto out;
4887         if (write) {
4888                 int oldval = user_zonelist_order;
4889
4890                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4891                 if (ret) {
4892                         /*
4893                          * bogus value.  restore saved string
4894                          */
4895                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4896                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4897                         user_zonelist_order = oldval;
4898                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4899                         mem_hotplug_begin();
4900                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4901                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4902                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4903                         mem_hotplug_done();
4904                 }
4905         }
4906 out:
4907         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4908         return ret;
4909 }
4910
4911
4912 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4913 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4914
4915 /**
4916  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4917  * @node: node whose fallback list we're appending
4918  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4919  *
4920  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4921  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4922  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4923  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4924  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4925  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4926  * on them otherwise.
4927  * It returns -1 if no node is found.
4928  */
4929 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4930 {
4931         int n, val;
4932         int min_val = INT_MAX;
4933         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4934         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4935
4936         /* Use the local node if we haven't already */
4937         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4938                 node_set(node, *used_node_mask);
4939                 return node;
4940         }
4941
4942         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4943
4944                 /* Don't want a node to appear more than once */
4945                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4946                         continue;
4947
4948                 /* Use the distance array to find the distance */
4949                 val = node_distance(node, n);
4950
4951                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4952                 val += (n < node);
4953
4954                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4955                 tmp = cpumask_of_node(n);
4956                 if (!cpumask_empty(tmp))
4957                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4958
4959                 /* Slight preference for less loaded node */
4960                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4961                 val += node_load[n];
4962
4963                 if (val < min_val) {
4964                         min_val = val;
4965                         best_node = n;
4966                 }
4967         }
4968
4969         if (best_node >= 0)
4970                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4971
4972         return best_node;
4973 }
4974
4975
4976 /*
4977  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4978  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4979  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4980  */
4981 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4982 {
4983         int j;
4984         struct zonelist *zonelist;
4985
4986         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4987         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4988                 ;
4989         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4990         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4991         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4992 }
4993
4994 /*
4995  * Build gfp_thisnode zonelists
4996  */
4997 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4998 {
4999         int j;
5000         struct zonelist *zonelist;
5001
5002         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
5003         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5004         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5005         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5006 }
5007
5008 /*
5009  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5010  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5011  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5012  * may still exist in local DMA zone.
5013  */
5014 static int node_order[MAX_NUMNODES];
5015
5016 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
5017 {
5018         int pos, j, node;
5019         int zone_type;          /* needs to be signed */
5020         struct zone *z;
5021         struct zonelist *zonelist;
5022
5023         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5024         pos = 0;
5025         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
5026                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
5027                         node = node_order[j];
5028                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
5029                         if (managed_zone(z)) {
5030                                 zoneref_set_zone(z,
5031                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
5032                                 check_highest_zone(zone_type);
5033                         }
5034                 }
5035         }
5036         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
5037         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
5038 }
5039
5040 #if defined(CONFIG_64BIT)
5041 /*
5042  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
5043  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
5044  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
5045  */
5046 static int default_zonelist_order(void)
5047 {
5048         return ZONELIST_ORDER_NODE;
5049 }
5050 #else
5051 /*
5052  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
5053  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
5054  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
5055  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
5056  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
5057  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
5058  */
5059 static int default_zonelist_order(void)
5060 {
5061         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
5062 }
5063 #endif /* CONFIG_64BIT */
5064
5065 static void set_zonelist_order(void)
5066 {
5067         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
5068                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
5069         else
5070                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
5071 }
5072
5073 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5074 {
5075         int i, node, load;
5076         nodemask_t used_mask;
5077         int local_node, prev_node;
5078         struct zonelist *zonelist;
5079         unsigned int order = current_zonelist_order;
5080
5081         /* initialize zonelists */
5082         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5083                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5084                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5085                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5086         }
5087
5088         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5089         local_node = pgdat->node_id;
5090         load = nr_online_nodes;
5091         prev_node = local_node;
5092         nodes_clear(used_mask);
5093
5094         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5095         i = 0;
5096
5097         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5098                 /*
5099                  * We don't want to pressure a particular node.
5100                  * So adding penalty to the first node in same
5101                  * distance group to make it round-robin.
5102                  */
5103                 if (node_distance(local_node, node) !=
5104                     node_distance(local_node, prev_node))
5105                         node_load[node] = load;
5106
5107                 prev_node = node;
5108                 load--;
5109                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5110                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5111                 else
5112                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5113         }
5114
5115         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5116                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5117                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5118         }
5119
5120         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5121 }
5122
5123 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5124 /*
5125  * Return node id of node used for "local" allocations.
5126  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5127  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5128  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5129  */
5130 int local_memory_node(int node)
5131 {
5132         struct zoneref *z;
5133
5134         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5135                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5136                                    NULL);
5137         return z->zone->node;
5138 }
5139 #endif
5140
5141 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5142 static void setup_min_slab_ratio(void);
5143 #else   /* CONFIG_NUMA */
5144
5145 static void set_zonelist_order(void)
5146 {
5147         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5148 }
5149
5150 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5151 {
5152         int node, local_node;
5153         enum zone_type j;
5154         struct zonelist *zonelist;
5155
5156         local_node = pgdat->node_id;
5157
5158         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5159         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5160
5161         /*
5162          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5163          * of all the other nodes.
5164          * We don't want to pressure a particular node, so when
5165          * building the zones for node N, we make sure that the
5166          * zones coming right after the local ones are those from
5167          * node N+1 (modulo N)
5168          */
5169         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5170                 if (!node_online(node))
5171                         continue;
5172                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5173         }
5174         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5175                 if (!node_online(node))
5176                         continue;
5177                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5178         }
5179
5180         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5181         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5182 }
5183
5184 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5185
5186 /*
5187  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5188  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5189  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5190  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5191  * with interrupts disabled.
5192  *
5193  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5194  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5195  * hotplugged processors.
5196  *
5197  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5198  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5199  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5200  */
5201 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5202 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5203 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5204 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5205
5206 /*
5207  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5208  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5209  */
5210 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5211
5212 /* return values int ....just for stop_machine() */
5213 static int __build_all_zonelists(void *data)
5214 {
5215         int nid;
5216         int cpu;
5217         pg_data_t *self = data;
5218
5219 #ifdef CONFIG_NUMA
5220         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5221 #endif
5222
5223         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5224                 build_zonelists(self);
5225         }
5226
5227         for_each_online_node(nid) {
5228                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5229
5230                 build_zonelists(pgdat);
5231         }
5232
5233         /*
5234          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5235          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5236          * each zone will be allocated later when the per cpu
5237          * allocator is available.
5238          *
5239          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5240          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5241          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5242          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5243          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5244          * (a chicken-egg dilemma).
5245          */
5246         for_each_possible_cpu(cpu) {
5247                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5248
5249 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5250                 /*
5251                  * We now know the "local memory node" for each node--
5252                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5253                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5254                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5255                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5256                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5257                  */
5258                 if (cpu_online(cpu))
5259                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5260 #endif
5261         }
5262
5263         return 0;
5264 }
5265
5266 static noinline void __init
5267 build_all_zonelists_init(void)
5268 {
5269         __build_all_zonelists(NULL);
5270         mminit_verify_zonelist();
5271         cpuset_init_current_mems_allowed();
5272 }
5273
5274 /*
5275  * Called with zonelists_mutex held always
5276  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5277  *
5278  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5279  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5280  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5281  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5282  */
5283 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5284 {
5285         set_zonelist_order();
5286
5287         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5288                 build_all_zonelists_init();
5289         } else {
5290 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5291                 if (zone)
5292                         setup_zone_pageset(zone);
5293 #endif
5294                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5295                    of zonelist */
5296                 stop_machine_cpuslocked(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5297                 /* cpuset refresh routine should be here */
5298         }
5299         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5300         /*
5301          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5302          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5303          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5304          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5305          * disabled and enable it later
5306          */
5307         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5308                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5309         else
5310                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5311
5312         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5313                 nr_online_nodes,
5314                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5315                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5316                 vm_total_pages);
5317 #ifdef CONFIG_NUMA
5318         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5319 #endif
5320 }
5321
5322 /*
5323  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5324  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5325  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5326  */
5327 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5328                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5329 {
5330         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5331         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5332         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5333         unsigned long pfn;
5334         unsigned long nr_initialised = 0;
5335 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5336         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5337 #endif
5338
5339         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5340                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5341
5342         /*
5343          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5344          * memory
5345          */
5346         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5347                 start_pfn += altmap->reserve;
5348
5349         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5350                 /*
5351                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5352                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5353                  */
5354                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5355                         goto not_early;
5356
5357                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5358 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5359                         /*
5360                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5361                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5362                          * on our next iteration of the loop.
5363                          */
5364                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5365 #endif
5366                         continue;
5367                 }
5368                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5369                         continue;
5370                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5371                         break;
5372
5373 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5374                 /*
5375                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5376                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5377                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5378                  */
5379                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5380                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5381                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5382                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5383                                                 break;
5384                                 r = tmp;
5385                         }
5386                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5387                             memblock_is_mirror(r)) {
5388                                 /* already initialized as NORMAL */
5389                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5390                                 continue;
5391                         }
5392                 }
5393 #endif
5394
5395 not_early:
5396                 /*
5397                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5398                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5399                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5400                  * the address space during boot when many long-lived
5401                  * kernel allocations are made.
5402                  *
5403                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5404                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5405                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5406                  * pfn out of zone.
5407                  */
5408                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5409                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5410
5411                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5412                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5413                 } else {
5414                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5415                 }
5416         }
5417 }
5418
5419 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5420 {
5421         unsigned int order, t;
5422         for_each_migratetype_order(order, t) {
5423                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5424                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5425         }
5426 }
5427
5428 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5429 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5430         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5431 #endif
5432
5433 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5434 {
5435 #ifdef CONFIG_MMU
5436         int batch;
5437
5438         /*
5439          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5440          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5441          *
5442          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5443          */
5444         batch = zone->managed_pages / 1024;
5445         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5446                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5447         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5448         if (batch < 1)
5449                 batch = 1;
5450
5451         /*
5452          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5453          * of 2 value was found to be more likely to have
5454          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5455          *
5456          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5457          * batches of pages, one task can end up with a lot
5458          * of pages of one half of the possible page colors
5459          * and the other with pages of the other colors.
5460          */
5461         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5462
5463         return batch;
5464
5465 #else
5466         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5467          * conditions.
5468          *
5469          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5470          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5471          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5472          *
5473          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5474          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5475          * can be a significant delay between the individual batches being
5476          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5477          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5478          */
5479         return 0;
5480 #endif
5481 }
5482
5483 /*
5484  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5485  * ->batch must never be higher then ->high.
5486  * The following function updates them in a safe manner without read side
5487  * locking.
5488  *
5489  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5490  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5491  *
5492  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5493  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5494  * exist).
5495  */
5496 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5497                 unsigned long batch)
5498 {
5499        /* start with a fail safe value for batch */
5500         pcp->batch = 1;
5501         smp_wmb();
5502
5503        /* Update high, then batch, in order */
5504         pcp->high = high;
5505         smp_wmb();
5506
5507         pcp->batch = batch;
5508 }
5509
5510 /* a companion to pageset_set_high() */
5511 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5512 {
5513         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5514 }
5515
5516 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5517 {
5518         struct per_cpu_pages *pcp;
5519         int migratetype;
5520
5521         memset(p, 0, sizeof(*p));
5522
5523         pcp = &p->pcp;
5524         pcp->count = 0;
5525         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5526                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5527 }
5528
5529 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5530 {
5531         pageset_init(p);
5532         pageset_set_batch(p, batch);
5533 }
5534
5535 /*
5536  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5537  * to the value high for the pageset p.
5538  */
5539 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5540                                 unsigned long high)
5541 {
5542         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5543         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5544                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5545
5546         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5547 }
5548
5549 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5550                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5551 {
5552         if (percpu_pagelist_fraction)
5553                 pageset_set_high(pcp,
5554                         (zone->managed_pages /
5555                                 percpu_pagelist_fraction));
5556         else
5557                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5558 }
5559
5560 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5561 {
5562         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5563
5564         pageset_init(pcp);
5565         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5566 }
5567
5568 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5569 {
5570         int cpu;
5571         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5572         for_each_possible_cpu(cpu)
5573                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5574 }
5575
5576 /*
5577  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5578  * Before this call only boot pagesets were available.
5579  */
5580 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5581 {
5582         struct pglist_data *pgdat;
5583         struct zone *zone;
5584
5585         for_each_populated_zone(zone)
5586                 setup_zone_pageset(zone);
5587
5588         for_each_online_pgdat(pgdat)
5589                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5590                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5591 }
5592
5593 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5594 {
5595         /*
5596          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5597          * relies on the ability of the linker to provide the
5598          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5599          */
5600         zone->pageset = &boot_pageset;
5601
5602         if (populated_zone(zone))
5603                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5604                         zone->name, zone->present_pages,
5605                                          zone_batchsize(zone));
5606 }
5607
5608 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5609                                         unsigned long zone_start_pfn,
5610                                         unsigned long size)
5611 {
5612         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5613
5614         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5615
5616         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5617
5618         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5619                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5620                         pgdat->node_id,
5621                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5622                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5623
5624         zone_init_free_lists(zone);
5625         zone->initialized = 1;
5626 }
5627
5628 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5629 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5630
5631 /*
5632  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5633  */
5634 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5635                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5636 {
5637         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5638         int nid;
5639
5640         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5641                 return state->last_nid;
5642
5643         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5644         if (nid != -1) {
5645                 state->last_start = start_pfn;
5646                 state->last_end = end_pfn;
5647                 state->last_nid = nid;
5648         }
5649
5650         return nid;
5651 }
5652 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5653
5654 /**
5655  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5656  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5657  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5658  *
5659  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5660  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5661  * memblock_free_early_nid() manually.
5662  */
5663 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5664 {
5665         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5666         int i, this_nid;
5667
5668         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5669                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5670                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5671
5672                 if (start_pfn < end_pfn)
5673                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5674                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5675                                         this_nid);
5676         }
5677 }
5678
5679 /**
5680  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5681  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5682  *
5683  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5684  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5685  */
5686 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5687 {
5688         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5689         int i, this_nid;
5690
5691         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5692                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5693 }
5694
5695 /**
5696  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5697  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5698  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5699  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5700  *
5701  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5702  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5703  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5704  * PFNs will be 0.
5705  */
5706 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5707                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5708 {
5709         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5710         int i;
5711
5712         *start_pfn = -1UL;
5713         *end_pfn = 0;
5714
5715         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5716                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5717                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5718         }
5719
5720         if (*start_pfn == -1UL)
5721                 *start_pfn = 0;
5722 }
5723
5724 /*
5725  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5726  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5727  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5728  */
5729 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5730 {
5731         int zone_index;
5732         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5733                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5734                         continue;
5735
5736                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5737                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5738                         break;
5739         }
5740
5741         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5742         movable_zone = zone_index;
5743 }
5744
5745 /*
5746  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5747  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5748  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5749  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5750  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5751  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5752  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5753  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5754  */
5755 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5756                                         unsigned long zone_type,
5757                                         unsigned long node_start_pfn,
5758                                         unsigned long node_end_pfn,
5759                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5760                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5761 {
5762         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5763         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5764                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5765                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5766                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5767                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5768                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5769
5770                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5771                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5772                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5773                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5774                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5775
5776                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5777                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5778                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5779         }
5780 }
5781
5782 /*
5783  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5784  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5785  */
5786 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5787                                         unsigned long zone_type,
5788                                         unsigned long node_start_pfn,
5789                                         unsigned long node_end_pfn,
5790                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5791                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5792                                         unsigned long *ignored)
5793 {
5794         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5795         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5796                 return 0;
5797
5798         /* Get the start and end of the zone */
5799         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5800         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5801         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5802                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5803                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5804
5805         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5806         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5807                 return 0;
5808
5809         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5810         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5811         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5812
5813         /* Return the spanned pages */
5814         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5815 }
5816
5817 /*
5818  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5819  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5820  */
5821 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5822                                 unsigned long range_start_pfn,
5823                                 unsigned long range_end_pfn)
5824 {
5825         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5826         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5827         int i;
5828
5829         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5830                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5831                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5832                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5833         }
5834         return nr_absent;
5835 }
5836
5837 /**
5838  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5839  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5840  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5841  *
5842  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5843  */
5844 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5845                                                         unsigned long end_pfn)
5846 {
5847         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5848 }
5849
5850 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5851 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5852                                         unsigned long zone_type,
5853                                         unsigned long node_start_pfn,
5854                                         unsigned long node_end_pfn,
5855                                         unsigned long *ignored)
5856 {
5857         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5858         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5859         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5860         unsigned long nr_absent;
5861
5862         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5863         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5864                 return 0;
5865
5866         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5867         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5868
5869         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5870                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5871                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5872         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5873
5874         /*
5875          * ZONE_MOVABLE handling.
5876          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5877          * and vice versa.
5878          */
5879         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5880                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5881                 struct memblock_region *r;
5882
5883                 for_each_memblock(memory, r) {
5884                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5885                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5886                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5887                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5888
5889                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5890                             memblock_is_mirror(r))
5891                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5892
5893                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5894                             !memblock_is_mirror(r))
5895                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5896                 }
5897         }
5898
5899         return nr_absent;
5900 }
5901
5902 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5903 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5904                                         unsigned long zone_type,
5905                                         unsigned long node_start_pfn,
5906                                         unsigned long node_end_pfn,
5907                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5908                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5909                                         unsigned long *zones_size)
5910 {
5911         unsigned int zone;
5912
5913         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5914         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5915                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5916
5917         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5918
5919         return zones_size[zone_type];
5920 }
5921
5922 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5923                                                 unsigned long zone_type,
5924                                                 unsigned long node_start_pfn,
5925                                                 unsigned long node_end_pfn,
5926                                                 unsigned long *zholes_size)
5927 {
5928         if (!zholes_size)
5929                 return 0;
5930
5931         return zholes_size[zone_type];
5932 }
5933
5934 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5935
5936 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5937                                                 unsigned long node_start_pfn,
5938                                                 unsigned long node_end_pfn,
5939                                                 unsigned long *zones_size,
5940                                                 unsigned long *zholes_size)
5941 {
5942         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5943         enum zone_type i;
5944
5945         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5946                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5947                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5948                 unsigned long size, real_size;
5949
5950                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5951                                                   node_start_pfn,
5952                                                   node_end_pfn,
5953                                                   &zone_start_pfn,
5954                                                   &zone_end_pfn,
5955                                                   zones_size);
5956                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5957                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5958                                                   zholes_size);
5959                 if (size)
5960                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5961                 else
5962                         zone->zone_start_pfn = 0;
5963                 zone->spanned_pages = size;
5964                 zone->present_pages = real_size;
5965
5966                 totalpages += size;
5967                 realtotalpages += real_size;
5968         }
5969
5970         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5971         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5972         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5973                                                         realtotalpages);
5974 }
5975
5976 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5977 /*
5978  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5979  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5980  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5981  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5982  * bytes.
5983  */
5984 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5985 {
5986         unsigned long usemapsize;
5987
5988         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5989         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5990         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5991         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5992         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5993
5994         return usemapsize / 8;
5995 }
5996
5997 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5998                                 struct zone *zone,
5999                                 unsigned long zone_start_pfn,
6000                                 unsigned long zonesize)
6001 {
6002         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6003         zone->pageblock_flags = NULL;
6004         if (usemapsize)
6005                 zone->pageblock_flags =
6006                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6007                                                          pgdat->node_id);
6008 }
6009 #else
6010 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6011                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6012 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6013
6014 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6015
6016 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6017 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6018 {
6019         unsigned int order;
6020
6021         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6022         if (pageblock_order)
6023                 return;
6024
6025         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6026                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6027         else
6028                 order = MAX_ORDER - 1;
6029
6030         /*
6031          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6032          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6033          * powerpc.
6034          */
6035         pageblock_order = order;
6036 }
6037 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6038
6039 /*
6040  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6041  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6042  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6043  * the kernel config
6044  */
6045 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6046 {
6047 }
6048
6049 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6050
6051 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6052                                                    unsigned long present_pages)
6053 {
6054         unsigned long pages = spanned_pages;
6055
6056         /*
6057          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6058          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6059          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6060          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6061          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6062          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6063          */
6064         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6065             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6066                 pages = present_pages;
6067
6068         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6069 }
6070
6071 /*
6072  * Set up the zone data structures:
6073  *   - mark all pages reserved
6074  *   - mark all memory queues empty
6075  *   - clear the memory bitmaps
6076  *
6077  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6078  */
6079 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6080 {
6081         enum zone_type j;
6082         int nid = pgdat->node_id;
6083
6084         pgdat_resize_init(pgdat);
6085 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6086         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6087         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6088         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6089 #endif
6090 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6091         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6092         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6093         pgdat->split_queue_len = 0;
6094 #endif
6095         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6096         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6097 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6098         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6099 #endif
6100         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6101         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6102         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6103
6104         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6105
6106         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6107                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6108                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6109                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6110
6111                 size = zone->spanned_pages;
6112                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6113
6114                 /*
6115                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6116                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6117                  * and per-cpu initialisations
6118                  */
6119                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6120                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6121                         if (freesize >= memmap_pages) {
6122                                 freesize -= memmap_pages;
6123                                 if (memmap_pages)
6124                                         printk(KERN_DEBUG
6125                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6126                                                zone_names[j], memmap_pages);
6127                         } else
6128                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6129                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6130                 }
6131
6132                 /* Account for reserved pages */
6133                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6134                         freesize -= dma_reserve;
6135                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6136                                         zone_names[0], dma_reserve);
6137                 }
6138
6139                 if (!is_highmem_idx(j))
6140                         nr_kernel_pages += freesize;
6141                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6142                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6143                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6144                 nr_all_pages += freesize;
6145
6146                 /*
6147                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6148                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6149                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6150                  */
6151                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6152 #ifdef CONFIG_NUMA
6153                 zone->node = nid;
6154 #endif
6155                 zone->name = zone_names[j];
6156                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6157                 spin_lock_init(&zone->lock);
6158                 zone_seqlock_init(zone);
6159                 zone_pcp_init(zone);
6160
6161                 if (!size)
6162                         continue;
6163
6164                 set_pageblock_order();
6165                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6166                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6167                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6168         }
6169 }
6170
6171 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6172 {
6173         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6174         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6175
6176         /* Skip empty nodes */
6177         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6178                 return;
6179
6180 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6181         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6182         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6183         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6184         if (!pgdat->node_mem_map) {
6185                 unsigned long size, end;
6186                 struct page *map;
6187
6188                 /*
6189                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6190                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6191                  * for the buddy allocator to function correctly.
6192                  */
6193                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6194                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6195                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6196                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6197                 if (!map)
6198                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6199                                                                pgdat->node_id);
6200                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6201         }
6202 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6203         /*
6204          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6205          */
6206         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6207                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6208 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6209                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6210                         mem_map -= offset;
6211 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6212         }
6213 #endif
6214 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6215 }
6216
6217 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6218                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6219 {
6220         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6221         unsigned long start_pfn = 0;
6222         unsigned long end_pfn = 0;
6223
6224         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6225         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6226
6227         pgdat->node_id = nid;
6228         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6229         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6230 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6231         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6232         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6233                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6234                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6235 #else
6236         start_pfn = node_start_pfn;
6237 #endif
6238         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6239                                   zones_size, zholes_size);
6240
6241         alloc_node_mem_map(pgdat);
6242 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6243         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6244                 nid, (unsigned long)pgdat,
6245                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6246 #endif
6247
6248         reset_deferred_meminit(pgdat);
6249         free_area_init_core(pgdat);
6250 }
6251
6252 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6253
6254 #if MAX_NUMNODES > 1
6255 /*
6256  * Figure out the number of possible node ids.
6257  */
6258 void __init setup_nr_node_ids(void)
6259 {
6260         unsigned int highest;
6261
6262         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6263         nr_node_ids = highest + 1;
6264 }
6265 #endif
6266
6267 /**
6268  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6269  *
6270  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6271  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6272  * all the nodes.
6273  *
6274  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6275  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6276  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6277  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6278  *
6279  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6280  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6281  * populated node map.
6282  *
6283  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6284  * requirement (single node).
6285  */
6286 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6287 {
6288         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6289         unsigned long start, end, mask;
6290         int last_nid = -1;
6291         int i, nid;
6292
6293         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6294                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6295                         last_nid = nid;
6296                         last_end = end;
6297                         continue;
6298                 }
6299
6300                 /*
6301                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6302                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6303                  * too coarse to separate the current node from the last.
6304                  */
6305                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6306                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6307                         mask <<= 1;
6308
6309                 /* accumulate all internode masks */
6310                 accl_mask |= mask;
6311         }
6312
6313         /* convert mask to number of pages */
6314         return ~accl_mask + 1;
6315 }
6316
6317 /* Find the lowest pfn for a node */
6318 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6319 {
6320         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6321         unsigned long start_pfn;
6322         int i;
6323
6324         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6325                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6326
6327         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6328                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6329                 return 0;
6330         }
6331
6332         return min_pfn;
6333 }
6334
6335 /**
6336  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6337  *
6338  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6339  * memblock_set_node().
6340  */
6341 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6342 {
6343         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6344 }
6345
6346 /*
6347  * early_calculate_totalpages()
6348  * Sum pages in active regions for movable zone.
6349  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6350  */
6351 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6352 {
6353         unsigned long totalpages = 0;
6354         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6355         int i, nid;
6356
6357         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6358                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6359
6360                 totalpages += pages;
6361                 if (pages)
6362                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6363         }
6364         return totalpages;
6365 }
6366
6367 /*
6368  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6369  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6370  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6371  * others
6372  */
6373 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6374 {
6375         int i, nid;
6376         unsigned long usable_startpfn;
6377         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6378         /* save the state before borrow the nodemask */
6379         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6380         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6381         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6382         struct memblock_region *r;
6383
6384         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6385         find_usable_zone_for_movable();
6386
6387         /*
6388          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6389          * options.
6390          */
6391         if (movable_node_is_enabled()) {
6392                 for_each_memblock(memory, r) {
6393                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6394                                 continue;
6395
6396                         nid = r->nid;
6397
6398                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6399                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6400                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6401                                 usable_startpfn;
6402                 }
6403
6404                 goto out2;
6405         }
6406
6407         /*
6408          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6409          */
6410         if (mirrored_kernelcore) {
6411                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6412
6413                 for_each_memblock(memory, r) {
6414                         if (memblock_is_mirror(r))
6415                                 continue;
6416
6417                         nid = r->nid;
6418
6419                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6420
6421                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6422                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6423                                 continue;
6424                         }
6425
6426                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6427                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6428                                 usable_startpfn;
6429                 }
6430
6431                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6432                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6433
6434                 goto out2;
6435         }
6436
6437         /*
6438          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6439          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6440          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6441          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6442          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6443          * what movablecore would have allowed.
6444          */
6445         if (required_movablecore) {
6446                 unsigned long corepages;
6447
6448                 /*
6449                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6450                  * was requested by the user
6451                  */
6452                 required_movablecore =
6453                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6454                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6455                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6456
6457                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6458         }
6459
6460         /*
6461          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6462          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6463          */
6464         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6465                 goto out;
6466
6467         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6468         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6469
6470 restart:
6471         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6472         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6473         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6474                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6475
6476                 /*
6477                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6478                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6479                  * amount of memory for the kernel
6480                  */
6481                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6482                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6483
6484                 /*
6485                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6486                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6487                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6488                  */
6489                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6490
6491                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6492                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6493                         unsigned long size_pages;
6494
6495                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6496                         if (start_pfn >= end_pfn)
6497                                 continue;
6498
6499                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6500                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6501                                 unsigned long kernel_pages;
6502                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6503                                                                 - start_pfn;
6504
6505                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6506                                                         kernelcore_remaining);
6507                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6508                                                         required_kernelcore);
6509
6510                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6511                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6512
6513                                         /*
6514                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6515                                          * that if we have to rebalance
6516                                          * kernelcore across nodes, we will
6517                                          * not double account here
6518                                          */
6519                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6520                                         continue;
6521                                 }
6522                                 start_pfn = usable_startpfn;
6523                         }
6524
6525                         /*
6526                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6527                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6528                          * number of pages used as kernelcore
6529                          */
6530                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6531                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6532                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6533                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6534
6535                         /*
6536                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6537                          * break if the kernelcore for this node has been
6538                          * satisfied
6539                          */
6540                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6541                                                                 size_pages);
6542                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6543                         if (!kernelcore_remaining)
6544                                 break;
6545                 }
6546         }
6547
6548         /*
6549          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6550          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6551          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6552          * satisfied
6553          */
6554         usable_nodes--;
6555         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6556                 goto restart;
6557
6558 out2:
6559         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6560         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6561                 zone_movable_pfn[nid] =
6562                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6563
6564 out:
6565         /* restore the node_state */
6566         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6567 }
6568
6569 /* Any regular or high memory on that node ? */
6570 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6571 {
6572         enum zone_type zone_type;
6573
6574         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6575                 return;
6576
6577         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6578                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6579                 if (populated_zone(zone)) {
6580                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6581                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6582                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6583                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6584                         break;
6585                 }
6586         }
6587 }
6588
6589 /**
6590  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6591  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6592  *
6593  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6594  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6595  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6596  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6597  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6598  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6599  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6600  * at arch_max_dma_pfn.
6601  */
6602 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6603 {
6604         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6605         int i, nid;
6606
6607         /* Record where the zone boundaries are */
6608         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6609                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6610         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6611                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6612
6613         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6614
6615         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6616                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6617                         continue;
6618
6619                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6620                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6621                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6622
6623                 start_pfn = end_pfn;
6624         }
6625
6626         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6627         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6628         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6629
6630         /* Print out the zone ranges */
6631         pr_info("Zone ranges:\n");
6632         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6633                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6634                         continue;
6635                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6636                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6637                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6638                         pr_cont("empty\n");
6639                 else
6640                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6641                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6642                                         << PAGE_SHIFT,
6643                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6644                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6645         }
6646
6647         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6648         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6649         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6650                 if (zone_movable_pfn[i])
6651                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6652                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6653         }
6654
6655         /* Print out the early node map */
6656         pr_info("Early memory node ranges\n");
6657         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6658                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6659                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6660                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6661
6662         /* Initialise every node */
6663         mminit_verify_pageflags_layout();
6664         setup_nr_node_ids();
6665         for_each_online_node(nid) {
6666                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6667                 free_area_init_node(nid, NULL,
6668                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6669
6670                 /* Any memory on that node */
6671                 if (pgdat->node_present_pages)
6672                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6673                 check_for_memory(pgdat, nid);
6674         }
6675 }
6676
6677 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6678 {
6679         unsigned long long coremem;
6680         if (!p)
6681                 return -EINVAL;
6682
6683         coremem = memparse(p, &p);
6684         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6685
6686         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6687         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6688
6689         return 0;
6690 }
6691
6692 /*
6693  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6694  * cannot be reclaimed or migrated.
6695  */
6696 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6697 {
6698         /* parse kernelcore=mirror */
6699         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6700                 mirrored_kernelcore = true;
6701                 return 0;
6702         }
6703
6704         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6705 }
6706
6707 /*
6708  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6709  * can be reclaimed or migrated.
6710  */
6711 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6712 {
6713         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6714 }
6715
6716 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6717 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6718
6719 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6720
6721 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6722 {
6723         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6724         page_zone(page)->managed_pages += count;
6725         totalram_pages += count;
6726 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6727         if (PageHighMem(page))
6728                 totalhigh_pages += count;
6729 #endif
6730         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6731 }
6732 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6733
6734 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6735 {
6736         void *pos;
6737         unsigned long pages = 0;
6738
6739         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6740         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6741         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6742                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6743                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6744                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6745         }
6746
6747         if (pages && s)
6748                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6749                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6750
6751         return pages;
6752 }
6753 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6754
6755 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6756 void free_highmem_page(struct page *page)
6757 {
6758         __free_reserved_page(page);
6759         totalram_pages++;
6760         page_zone(page)->managed_pages++;
6761         totalhigh_pages++;
6762 }
6763 #endif
6764
6765
6766 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6767 {
6768         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6769         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6770
6771         physpages = get_num_physpages();
6772         codesize = _etext - _stext;
6773         datasize = _edata - _sdata;
6774         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6775         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6776         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6777         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6778
6779         /*
6780          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6781          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6782          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6783          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6784          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6785          */
6786 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6787         do { \
6788                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6789                         size -= adj; \
6790         } while (0)
6791
6792         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6793                      _sinittext, init_code_size);
6794         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6795         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6796         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6797         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6798
6799 #undef  adj_init_size
6800
6801         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6802 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6803                 ", %luK highmem"
6804 #endif
6805                 "%s%s)\n",
6806                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6807                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6808                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6809                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6810                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6811                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6812 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6813                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6814 #endif
6815                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6816 }
6817
6818 /**
6819  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6820  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6821  *
6822  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6823  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6824  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6825  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6826  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6827  * smaller per-cpu batchsize.
6828  */
6829 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6830 {
6831         dma_reserve = new_dma_reserve;
6832 }
6833
6834 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6835 {
6836         free_area_init_node(0, zones_size,
6837                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6838 }
6839
6840 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6841 {
6842
6843         lru_add_drain_cpu(cpu);
6844         drain_pages(cpu);
6845
6846         /*
6847          * Spill the event counters of the dead processor
6848          * into the current processors event counters.
6849          * This artificially elevates the count of the current
6850          * processor.
6851          */
6852         vm_events_fold_cpu(cpu);
6853
6854         /*
6855          * Zero the differential counters of the dead processor
6856          * so that the vm statistics are consistent.
6857          *
6858          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6859          * race with what we are doing.
6860          */
6861         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6862         return 0;
6863 }
6864
6865 void __init page_alloc_init(void)
6866 {
6867         int ret;
6868
6869         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6870                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6871                                         page_alloc_cpu_dead);
6872         WARN_ON(ret < 0);
6873 }
6874
6875 /*
6876  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6877  *      or min_free_kbytes changes.
6878  */
6879 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6880 {
6881         struct pglist_data *pgdat;
6882         unsigned long reserve_pages = 0;
6883         enum zone_type i, j;
6884
6885         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6886
6887                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6888
6889                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6890                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6891                         long max = 0;
6892
6893                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6894                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6895                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6896                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6897                         }
6898
6899                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6900                         max += high_wmark_pages(zone);
6901
6902                         if (max > zone->managed_pages)
6903                                 max = zone->managed_pages;
6904
6905                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6906
6907                         reserve_pages += max;
6908                 }
6909         }
6910         totalreserve_pages = reserve_pages;
6911 }
6912
6913 /*
6914  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6915  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6916  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6917  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6918  */
6919 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6920 {
6921         struct pglist_data *pgdat;
6922         enum zone_type j, idx;
6923
6924         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6925                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6926                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6927                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6928
6929                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6930
6931                         idx = j;
6932                         while (idx) {
6933                                 struct zone *lower_zone;
6934
6935                                 idx--;
6936
6937                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6938                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6939
6940                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6941                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6942                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6943                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6944                         }
6945                 }
6946         }
6947
6948         /* update totalreserve_pages */
6949         calculate_totalreserve_pages();
6950 }
6951
6952 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6953 {
6954         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6955         unsigned long lowmem_pages = 0;
6956         struct zone *zone;
6957         unsigned long flags;
6958
6959         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6960         for_each_zone(zone) {
6961                 if (!is_highmem(zone))
6962                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6963         }
6964
6965         for_each_zone(zone) {
6966                 u64 tmp;
6967
6968                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6969                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6970                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6971                 if (is_highmem(zone)) {
6972                         /*
6973                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6974                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6975                          * value here.
6976                          *
6977                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6978                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6979                          * not be capped for highmem.
6980                          */
6981                         unsigned long min_pages;
6982
6983                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6984                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6985                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6986                 } else {
6987                         /*
6988                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6989                          * proportionate to the zone's size.
6990                          */
6991                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6992                 }
6993
6994                 /*
6995                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6996                  * scale factor in proportion to available memory, but
6997                  * ensure a minimum size on small systems.
6998                  */
6999                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7000                             mult_frac(zone->managed_pages,
7001                                       watermark_scale_factor, 10000));
7002
7003                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7004                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7005
7006                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7007         }
7008
7009         /* update totalreserve_pages */
7010         calculate_totalreserve_pages();
7011 }
7012
7013 /**
7014  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7015  * or when memory is hot-{added|removed}
7016  *
7017  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7018  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7019  */
7020 void setup_per_zone_wmarks(void)
7021 {
7022         mutex_lock(&zonelists_mutex);
7023         __setup_per_zone_wmarks();
7024         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
7025 }
7026
7027 /*
7028  * Initialise min_free_kbytes.
7029  *
7030  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7031  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7032  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7033  *
7034  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7035  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7036  *
7037  * which yields
7038  *
7039  * 16MB:        512k
7040  * 32MB:        724k
7041  * 64MB:        1024k
7042  * 128MB:       1448k
7043  * 256MB:       2048k
7044  * 512MB:       2896k
7045  * 1024MB:      4096k
7046  * 2048MB:      5792k
7047  * 4096MB:      8192k
7048  * 8192MB:      11584k
7049  * 16384MB:     16384k
7050  */
7051 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7052 {
7053         unsigned long lowmem_kbytes;
7054         int new_min_free_kbytes;
7055
7056         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7057         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7058
7059         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7060                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7061                 if (min_free_kbytes < 128)
7062                         min_free_kbytes = 128;
7063                 if (min_free_kbytes > 65536)
7064                         min_free_kbytes = 65536;
7065         } else {
7066                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7067                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7068         }
7069         setup_per_zone_wmarks();
7070         refresh_zone_stat_thresholds();
7071         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7072
7073 #ifdef CONFIG_NUMA
7074         setup_min_unmapped_ratio();
7075         setup_min_slab_ratio();
7076 #endif
7077
7078         return 0;
7079 }
7080 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7081
7082 /*
7083  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7084  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7085  *      changes.
7086  */
7087 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7088         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7089 {
7090         int rc;
7091
7092         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7093         if (rc)
7094                 return rc;
7095
7096         if (write) {
7097                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7098                 setup_per_zone_wmarks();
7099         }
7100         return 0;
7101 }
7102
7103 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7104         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7105 {
7106         int rc;
7107
7108         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7109         if (rc)
7110                 return rc;
7111
7112         if (write)
7113                 setup_per_zone_wmarks();
7114
7115         return 0;
7116 }
7117
7118 #ifdef CONFIG_NUMA
7119 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7120 {
7121         pg_data_t *pgdat;
7122         struct zone *zone;
7123
7124         for_each_online_pgdat(pgdat)
7125                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7126
7127         for_each_zone(zone)
7128                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7129                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7130 }
7131
7132
7133 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7134         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7135 {
7136         int rc;
7137
7138         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7139         if (rc)
7140                 return rc;
7141
7142         setup_min_unmapped_ratio();
7143
7144         return 0;
7145 }
7146
7147 static void setup_min_slab_ratio(void)
7148 {
7149         pg_data_t *pgdat;
7150         struct zone *zone;
7151
7152         for_each_online_pgdat(pgdat)
7153                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7154
7155         for_each_zone(zone)
7156                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7157                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7158 }
7159
7160 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7161         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7162 {
7163         int rc;
7164
7165         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7166         if (rc)
7167                 return rc;
7168
7169         setup_min_slab_ratio();
7170
7171         return 0;
7172 }
7173 #endif
7174
7175 /*
7176  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7177  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7178  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7179  *
7180  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7181  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7182  * if in function of the boot time zone sizes.
7183  */
7184 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7185         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7186 {
7187         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7188         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7189         return 0;
7190 }
7191
7192 /*
7193  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7194  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7195  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7196  */
7197 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7198         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7199 {
7200         struct zone *zone;
7201         int old_percpu_pagelist_fraction;
7202         int ret;
7203
7204         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7205         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7206
7207         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7208         if (!write || ret < 0)
7209                 goto out;
7210
7211         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7212         if (percpu_pagelist_fraction &&
7213             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7214                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7215                 ret = -EINVAL;
7216                 goto out;
7217         }
7218
7219         /* No change? */
7220         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7221                 goto out;
7222
7223         for_each_populated_zone(zone) {
7224                 unsigned int cpu;
7225
7226                 for_each_possible_cpu(cpu)
7227                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7228                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7229         }
7230 out:
7231         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7232         return ret;
7233 }
7234
7235 #ifdef CONFIG_NUMA
7236 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7237
7238 static int __init set_hashdist(char *str)
7239 {
7240         if (!str)
7241                 return 0;
7242         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7243         return 1;
7244 }
7245 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7246 #endif
7247
7248 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7249 /*
7250  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7251  * is not known to alloc_large_system_hash().
7252  */
7253 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7254 {
7255         return 0;
7256 }
7257 #endif
7258
7259 /*
7260  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7261  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7262  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7263  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7264  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7265  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7266  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7267  */
7268 #if __BITS_PER_LONG > 32
7269 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7270 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7271 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7272 #endif
7273
7274 /*
7275  * allocate a large system hash table from bootmem
7276  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7277  *   quantity of entries
7278  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7279  */
7280 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7281                                      unsigned long bucketsize,
7282                                      unsigned long numentries,
7283                                      int scale,
7284                                      int flags,
7285                                      unsigned int *_hash_shift,
7286                                      unsigned int *_hash_mask,
7287                                      unsigned long low_limit,
7288                                      unsigned long high_limit)
7289 {
7290         unsigned long long max = high_limit;
7291         unsigned long log2qty, size;
7292         void *table = NULL;
7293         gfp_t gfp_flags;
7294
7295         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7296         if (!numentries) {
7297                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7298                 numentries = nr_kernel_pages;
7299                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7300
7301                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7302                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7303                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7304
7305 #if __BITS_PER_LONG > 32
7306                 if (!high_limit) {
7307                         unsigned long adapt;
7308
7309                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7310                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7311                                 scale++;
7312                 }
7313 #endif
7314
7315                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7316                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7317                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7318                 else
7319                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7320
7321                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7322                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7323                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7324                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7325                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7326                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7327                                 BUG_ON(!numentries);
7328                         }
7329                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7330                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7331         }
7332         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7333
7334         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7335         if (max == 0) {
7336                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7337                 do_div(max, bucketsize);
7338         }
7339         max = min(max, 0x80000000ULL);
7340
7341         if (numentries < low_limit)
7342                 numentries = low_limit;
7343         if (numentries > max)
7344                 numentries = max;
7345
7346         log2qty = ilog2(numentries);
7347
7348         /*
7349          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7350          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7351          */
7352         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7353         do {
7354                 size = bucketsize << log2qty;
7355                 if (flags & HASH_EARLY)
7356                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7357                 else if (hashdist)
7358                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7359                 else {
7360                         /*
7361                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7362                          * some pages at the end of hash table which
7363                          * alloc_pages_exact() automatically does
7364                          */
7365                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7366                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7367                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7368                         }
7369                 }
7370         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7371
7372         if (!table)
7373                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7374
7375         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7376                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7377
7378         if (_hash_shift)
7379                 *_hash_shift = log2qty;
7380         if (_hash_mask)
7381                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7382
7383         return table;
7384 }
7385
7386 /*
7387  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7388  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7389  *
7390  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7391  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7392  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7393  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7394  */
7395 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7396                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7397 {
7398         unsigned long pfn, iter, found;
7399         int mt;
7400
7401         /*
7402          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7403          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7404          */
7405         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7406                 return false;
7407         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7408         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7409                 return false;
7410
7411         pfn = page_to_pfn(page);
7412         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7413                 unsigned long check = pfn + iter;
7414
7415                 if (!pfn_valid_within(check))
7416                         continue;
7417
7418                 page = pfn_to_page(check);
7419
7420                 /*
7421                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7422                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7423                  * handle each tail page individually in migration.
7424                  */
7425                 if (PageHuge(page)) {
7426                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7427                         continue;
7428                 }
7429
7430                 /*
7431                  * We can't use page_count without pin a page
7432                  * because another CPU can free compound page.
7433                  * This check already skips compound tails of THP
7434                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7435                  */
7436                 if (!page_ref_count(page)) {
7437                         if (PageBuddy(page))
7438                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7439                         continue;
7440                 }
7441
7442                 /*
7443                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7444                  * page_count() is not 0.
7445                  */
7446                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7447                         continue;
7448
7449                 if (__PageMovable(page))
7450                         continue;
7451
7452                 if (!PageLRU(page))
7453                         found++;
7454                 /*
7455                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7456                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7457                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7458                  */
7459                 /*
7460                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7461                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7462                  *
7463                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7464                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7465                  * page at boot.
7466                  */
7467                 if (found > count)
7468                         return true;
7469         }
7470         return false;
7471 }
7472
7473 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7474 {
7475         struct zone *zone;
7476         unsigned long pfn;
7477
7478         /*
7479          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7480          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7481          * the zone but still within the section.
7482          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7483          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7484          */
7485         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7486                 return false;
7487
7488         zone = page_zone(page);
7489         pfn = page_to_pfn(page);
7490         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7491                 return false;
7492
7493         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7494 }
7495
7496 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7497
7498 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7499 {
7500         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7501                              pageblock_nr_pages) - 1);
7502 }
7503
7504 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7505 {
7506         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7507                                 pageblock_nr_pages));
7508 }
7509
7510 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7511 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7512                                         unsigned long start, unsigned long end)
7513 {
7514         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7515         unsigned long nr_reclaimed;
7516         unsigned long pfn = start;
7517         unsigned int tries = 0;
7518         int ret = 0;
7519
7520         migrate_prep();
7521
7522         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7523                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7524                         ret = -EINTR;
7525                         break;
7526                 }
7527
7528                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7529                         cc->nr_migratepages = 0;
7530                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7531                         if (!pfn) {
7532                                 ret = -EINTR;
7533                                 break;
7534                         }
7535                         tries = 0;
7536                 } else if (++tries == 5) {
7537                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7538                         break;
7539                 }
7540
7541                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7542                                                         &cc->migratepages);
7543                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7544
7545                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7546                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7547         }
7548         if (ret < 0) {
7549                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7550                 return ret;
7551         }
7552         return 0;
7553 }
7554
7555 /**
7556  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7557  * @start:      start PFN to allocate
7558  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7559  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7560  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7561  *                      in range must have the same migratetype and it must
7562  *                      be either of the two.
7563  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7564  *
7565  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7566  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7567  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7568  * pages fall in.
7569  *
7570  * The PFN range must belong to a single zone.
7571  *
7572  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7573  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7574  * need to be freed with free_contig_range().
7575  */
7576 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7577                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7578 {
7579         unsigned long outer_start, outer_end;
7580         unsigned int order;
7581         int ret = 0;
7582
7583         struct compact_control cc = {
7584                 .nr_migratepages = 0,
7585                 .order = -1,
7586                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7587                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7588                 .ignore_skip_hint = true,
7589                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7590         };
7591         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7592
7593         /*
7594          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7595          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7596          * have different sizes, and due to the way page allocator
7597          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7598          * that page allocator won't try to merge buddies from
7599          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7600          * other migration type.
7601          *
7602          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7603          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7604          * we are interested in).  This will put all the pages in
7605          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7606          *
7607          * When this is done, we take the pages in range from page
7608          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7609          * page allocator will never consider using them.
7610          *
7611          * This lets us mark the pageblocks back as
7612          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7613          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7614          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7615          */
7616
7617         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7618                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7619                                        false);
7620         if (ret)
7621                 return ret;
7622
7623         /*
7624          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7625          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7626          */
7627         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7628         if (ret && ret != -EBUSY)
7629                 goto done;
7630
7631         /*
7632          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7633          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7634          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7635          * What we are going to do is to allocate all pages from
7636          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7637          *
7638          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7639          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7640          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7641          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7642          * once this is done free the pages we are not interested in.
7643          *
7644          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7645          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7646          */
7647
7648         lru_add_drain_all();
7649         drain_all_pages(cc.zone);
7650
7651         order = 0;
7652         outer_start = start;
7653         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7654                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7655                         outer_start = start;
7656                         break;
7657                 }
7658                 outer_start &= ~0UL << order;
7659         }
7660
7661         if (outer_start != start) {
7662                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7663
7664                 /*
7665                  * outer_start page could be small order buddy page and
7666                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7667                  * in this case to report failed page properly
7668                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7669                  */
7670                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7671                         outer_start = start;
7672         }
7673
7674         /* Make sure the range is really isolated. */
7675         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7676                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7677                         __func__, outer_start, end);
7678                 ret = -EBUSY;
7679                 goto done;
7680         }
7681
7682         /* Grab isolated pages from freelists. */
7683         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7684         if (!outer_end) {
7685                 ret = -EBUSY;
7686                 goto done;
7687         }
7688
7689         /* Free head and tail (if any) */
7690         if (start != outer_start)
7691                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7692         if (end != outer_end)
7693                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7694
7695 done:
7696         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7697                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7698         return ret;
7699 }
7700
7701 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7702 {
7703         unsigned int count = 0;
7704
7705         for (; nr_pages--; pfn++) {
7706                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7707
7708                 count += page_count(page) != 1;
7709                 __free_page(page);
7710         }
7711         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7712 }
7713 #endif
7714
7715 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7716 /*
7717  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7718  * page high values need to be recalulated.
7719  */
7720 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7721 {
7722         unsigned cpu;
7723         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7724         for_each_possible_cpu(cpu)
7725                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7726                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7727         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7728 }
7729 #endif
7730
7731 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7732 {
7733         unsigned long flags;
7734         int cpu;
7735         struct per_cpu_pageset *pset;
7736
7737         /* avoid races with drain_pages()  */
7738         local_irq_save(flags);
7739         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7740                 for_each_online_cpu(cpu) {
7741                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7742                         drain_zonestat(zone, pset);
7743                 }
7744                 free_percpu(zone->pageset);
7745                 zone->pageset = &boot_pageset;
7746         }
7747         local_irq_restore(flags);
7748 }
7749
7750 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7751 /*
7752  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7753  * before calling this.
7754  */
7755 void
7756 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7757 {
7758         struct page *page;
7759         struct zone *zone;
7760         unsigned int order, i;
7761         unsigned long pfn;
7762         unsigned long flags;
7763         /* find the first valid pfn */
7764         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7765                 if (pfn_valid(pfn))
7766                         break;
7767         if (pfn == end_pfn)
7768                 return;
7769         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7770         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7771         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7772         pfn = start_pfn;
7773         while (pfn < end_pfn) {
7774                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7775                         pfn++;
7776                         continue;
7777                 }
7778                 page = pfn_to_page(pfn);
7779                 /*
7780                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7781                  * page_count() is not 0.
7782                  */
7783                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7784                         pfn++;
7785                         SetPageReserved(page);
7786                         continue;
7787                 }
7788
7789                 BUG_ON(page_count(page));
7790                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7791                 order = page_order(page);
7792 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7793                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7794                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7795 #endif
7796                 list_del(&page->lru);
7797                 rmv_page_order(page);
7798                 zone->free_area[order].nr_free--;
7799                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7800                         SetPageReserved((page+i));
7801                 pfn += (1 << order);
7802         }
7803         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7804 }
7805 #endif
7806
7807 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7808 {
7809         struct zone *zone = page_zone(page);
7810         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7811         unsigned long flags;
7812         unsigned int order;
7813
7814         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7815         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7816                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7817
7818                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7819                         break;
7820         }
7821         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7822
7823         return order < MAX_ORDER;
7824 }