]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm/memory_hotplug: add comment to some functions related to memory hotplug
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
227         "Unmovable",
228         "Movable",
229         "Reclaimable",
230         "HighAtomic",
231 #ifdef CONFIG_CMA
232         "CMA",
233 #endif
234 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
235         "Isolate",
236 #endif
237 };
238
239 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
240         NULL,
241         free_compound_page,
242 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
243         free_huge_page,
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
246         free_transhuge_page,
247 #endif
248 };
249
250 int min_free_kbytes = 1024;
251 int user_min_free_kbytes = -1;
252 int watermark_scale_factor = 10;
253
254 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
255 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
256 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
257
258 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
261 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
262 static unsigned long __initdata required_movablecore;
263 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
264 static bool mirrored_kernelcore;
265
266 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
267 int movable_zone;
268 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
269 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
270
271 #if MAX_NUMNODES > 1
272 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
273 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
274 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
275 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
276 #endif
277
278 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
279
280 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
281 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
282 {
283         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
284 }
285
286 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
287 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
288 {
289         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
290                 return true;
291
292         return false;
293 }
294
295 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
296 {
297         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
298                 return true;
299
300         return false;
301 }
302
303 /*
304  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
305  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
306  */
307 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
308                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
309                                 unsigned long *nr_initialised)
310 {
311         unsigned long max_initialise;
312
313         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
314         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
315                 return true;
316         /*
317          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
318          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
319          */
320         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
321                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
322
323         (*nr_initialised)++;
324         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
325             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
326                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
327                 return false;
328         }
329
330         return true;
331 }
332 #else
333 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
334 {
335 }
336
337 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
338 {
339         return false;
340 }
341
342 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
343 {
344         return false;
345 }
346
347 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
348                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
349                                 unsigned long *nr_initialised)
350 {
351         return true;
352 }
353 #endif
354
355
356 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
357 {
358         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
359                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
360                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
361
362         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
363                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
364 }
365
366 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
367 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
368 {
369         int ret = 0;
370         unsigned seq;
371         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
372         unsigned long sp, start_pfn;
373
374         do {
375                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
376                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
377                 sp = zone->spanned_pages;
378                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
379                         ret = 1;
380         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
381
382         if (ret)
383                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
384                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
385                         start_pfn, start_pfn + sp);
386
387         return ret;
388 }
389
390 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
391 {
392         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
393                 return 0;
394         if (zone != page_zone(page))
395                 return 0;
396
397         return 1;
398 }
399 /*
400  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
401  */
402 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
403 {
404         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
405                 return 1;
406         if (!page_is_consistent(zone, page))
407                 return 1;
408
409         return 0;
410 }
411 #else
412 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
413 {
414         return 0;
415 }
416 #endif
417
418 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
419                 unsigned long bad_flags)
420 {
421         static unsigned long resume;
422         static unsigned long nr_shown;
423         static unsigned long nr_unshown;
424
425         /* Don't complain about poisoned pages */
426         if (PageHWPoison(page)) {
427                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
428                 return;
429         }
430
431         /*
432          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
433          * or allow a steady drip of one report per second.
434          */
435         if (nr_shown == 60) {
436                 if (time_before(jiffies, resume)) {
437                         nr_unshown++;
438                         goto out;
439                 }
440                 if (nr_unshown) {
441                         pr_alert(
442                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
443                                 nr_unshown);
444                         nr_unshown = 0;
445                 }
446                 nr_shown = 0;
447         }
448         if (nr_shown++ == 0)
449                 resume = jiffies + 60 * HZ;
450
451         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
452                 current->comm, page_to_pfn(page));
453         __dump_page(page, reason);
454         bad_flags &= page->flags;
455         if (bad_flags)
456                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
457                                                 bad_flags, &bad_flags);
458         dump_page_owner(page);
459
460         print_modules();
461         dump_stack();
462 out:
463         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
464         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
465         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
466 }
467
468 /*
469  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
470  *
471  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
472  *
473  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
474  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
475  *
476  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
477  * page destructors. See compound_page_dtors.
478  *
479  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
480  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
481  */
482
483 void free_compound_page(struct page *page)
484 {
485         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
486 }
487
488 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
489 {
490         int i;
491         int nr_pages = 1 << order;
492
493         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
494         set_compound_order(page, order);
495         __SetPageHead(page);
496         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
497                 struct page *p = page + i;
498                 set_page_count(p, 0);
499                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
500                 set_compound_head(p, page);
501         }
502         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
503 }
504
505 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
506 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
507 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
508                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
509 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
510 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
511
512 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
513 {
514         if (!buf)
515                 return -EINVAL;
516
517         if (strcmp(buf, "on") == 0)
518                 _debug_pagealloc_enabled = true;
519
520         if (strcmp(buf, "off") == 0)
521                 _debug_pagealloc_enabled = false;
522
523         return 0;
524 }
525 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
526
527 static bool need_debug_guardpage(void)
528 {
529         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
530         if (!debug_pagealloc_enabled())
531                 return false;
532
533         return true;
534 }
535
536 static void init_debug_guardpage(void)
537 {
538         if (!debug_pagealloc_enabled())
539                 return;
540
541         _debug_guardpage_enabled = true;
542 }
543
544 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
545         .need = need_debug_guardpage,
546         .init = init_debug_guardpage,
547 };
548
549 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
550 {
551         unsigned long res;
552
553         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
554                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
555                 return 0;
556         }
557         _debug_guardpage_minorder = res;
558         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
559         return 0;
560 }
561 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
562
563 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
564                                 unsigned int order, int migratetype)
565 {
566         struct page_ext *page_ext;
567
568         if (!debug_guardpage_enabled())
569                 return;
570
571         page_ext = lookup_page_ext(page);
572         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
573
574         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
575         set_page_private(page, order);
576         /* Guard pages are not available for any usage */
577         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
578 }
579
580 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
581                                 unsigned int order, int migratetype)
582 {
583         struct page_ext *page_ext;
584
585         if (!debug_guardpage_enabled())
586                 return;
587
588         page_ext = lookup_page_ext(page);
589         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
590
591         set_page_private(page, 0);
592         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
593                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
594 }
595 #else
596 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
597 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
598                                 unsigned int order, int migratetype) {}
599 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
600                                 unsigned int order, int migratetype) {}
601 #endif
602
603 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
604 {
605         set_page_private(page, order);
606         __SetPageBuddy(page);
607 }
608
609 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
610 {
611         __ClearPageBuddy(page);
612         set_page_private(page, 0);
613 }
614
615 /*
616  * This function checks whether a page is free && is the buddy
617  * we can do coalesce a page and its buddy if
618  * (a) the buddy is not in a hole &&
619  * (b) the buddy is in the buddy system &&
620  * (c) a page and its buddy have the same order &&
621  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
622  *
623  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
624  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
625  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
626  * serialized by zone->lock.
627  *
628  * For recording page's order, we use page_private(page).
629  */
630 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
631                                                         unsigned int order)
632 {
633         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
634                 return 0;
635
636         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
637                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
638                         return 0;
639
640                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
641
642                 return 1;
643         }
644
645         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
646                 /*
647                  * zone check is done late to avoid uselessly
648                  * calculating zone/node ids for pages that could
649                  * never merge.
650                  */
651                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
652                         return 0;
653
654                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
655
656                 return 1;
657         }
658         return 0;
659 }
660
661 /*
662  * Freeing function for a buddy system allocator.
663  *
664  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
665  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
666  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
667  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
668  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
669  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
670  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
671  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
672  * parts of the VM system.
673  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
674  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
675  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
676  * field.
677  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
678  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
679  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
680  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
681  * triggers coalescing into a block of larger size.
682  *
683  * -- nyc
684  */
685
686 static inline void __free_one_page(struct page *page,
687                 unsigned long pfn,
688                 struct zone *zone, unsigned int order,
689                 int migratetype)
690 {
691         unsigned long page_idx;
692         unsigned long combined_idx;
693         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
694         struct page *buddy;
695         unsigned int max_order;
696
697         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
698
699         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
700         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
701
702         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
703         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
704                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
705
706         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
707
708         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
709         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
710
711 continue_merging:
712         while (order < max_order - 1) {
713                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
714                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
715                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
716                         goto done_merging;
717                 /*
718                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
719                  * merge with it and move up one order.
720                  */
721                 if (page_is_guard(buddy)) {
722                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
723                 } else {
724                         list_del(&buddy->lru);
725                         zone->free_area[order].nr_free--;
726                         rmv_page_order(buddy);
727                 }
728                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
729                 page = page + (combined_idx - page_idx);
730                 page_idx = combined_idx;
731                 order++;
732         }
733         if (max_order < MAX_ORDER) {
734                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
735                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
736                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
737                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
738                  *
739                  * We don't want to hit this code for the more frequent
740                  * low-order merging.
741                  */
742                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
743                         int buddy_mt;
744
745                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
746                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
747                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
748
749                         if (migratetype != buddy_mt
750                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
751                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
752                                 goto done_merging;
753                 }
754                 max_order++;
755                 goto continue_merging;
756         }
757
758 done_merging:
759         set_page_order(page, order);
760
761         /*
762          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
763          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
764          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
765          * that is happening, add the free page to the tail of the list
766          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
767          * as a higher order page
768          */
769         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
770                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
771                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
772                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
773                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
774                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
775                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
776                         list_add_tail(&page->lru,
777                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
778                         goto out;
779                 }
780         }
781
782         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
783 out:
784         zone->free_area[order].nr_free++;
785 }
786
787 static inline int free_pages_check(struct page *page)
788 {
789         const char *bad_reason = NULL;
790         unsigned long bad_flags = 0;
791
792         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
793                 bad_reason = "nonzero mapcount";
794         if (unlikely(page->mapping != NULL))
795                 bad_reason = "non-NULL mapping";
796         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
797                 bad_reason = "nonzero _refcount";
798         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
799                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
800                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
801         }
802 #ifdef CONFIG_MEMCG
803         if (unlikely(page->mem_cgroup))
804                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
805 #endif
806         if (unlikely(bad_reason)) {
807                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
808                 return 1;
809         }
810         page_cpupid_reset_last(page);
811         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
812                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
813         return 0;
814 }
815
816 /*
817  * Frees a number of pages from the PCP lists
818  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
819  * count is the number of pages to free.
820  *
821  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
822  * see if this freeing clears that state.
823  *
824  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
825  * pinned" detection logic.
826  */
827 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
828                                         struct per_cpu_pages *pcp)
829 {
830         int migratetype = 0;
831         int batch_free = 0;
832         int to_free = count;
833         unsigned long nr_scanned;
834
835         spin_lock(&zone->lock);
836         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
837         if (nr_scanned)
838                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
839
840         while (to_free) {
841                 struct page *page;
842                 struct list_head *list;
843
844                 /*
845                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
846                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
847                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
848                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
849                  * lists
850                  */
851                 do {
852                         batch_free++;
853                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
854                                 migratetype = 0;
855                         list = &pcp->lists[migratetype];
856                 } while (list_empty(list));
857
858                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
859                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
860                         batch_free = to_free;
861
862                 do {
863                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
864
865                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
866                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
867                         list_del(&page->lru);
868
869                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
870                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
871                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
872                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
873                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
874                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
875
876                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
877                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
878                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
879         }
880         spin_unlock(&zone->lock);
881 }
882
883 static void free_one_page(struct zone *zone,
884                                 struct page *page, unsigned long pfn,
885                                 unsigned int order,
886                                 int migratetype)
887 {
888         unsigned long nr_scanned;
889         spin_lock(&zone->lock);
890         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
891         if (nr_scanned)
892                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
893
894         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
895                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
896                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
897         }
898         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
899         spin_unlock(&zone->lock);
900 }
901
902 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
903 {
904         int ret = 1;
905
906         /*
907          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
908          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
909          */
910         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
911
912         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
913                 ret = 0;
914                 goto out;
915         }
916         switch (page - head_page) {
917         case 1:
918                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
919                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
920                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
921                         goto out;
922                 }
923                 break;
924         case 2:
925                 /*
926                  * the second tail page: ->mapping is
927                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
928                  */
929                 break;
930         default:
931                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
932                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
933                         goto out;
934                 }
935                 break;
936         }
937         if (unlikely(!PageTail(page))) {
938                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
939                 goto out;
940         }
941         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
942                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
943                 goto out;
944         }
945         ret = 0;
946 out:
947         page->mapping = NULL;
948         clear_compound_head(page);
949         return ret;
950 }
951
952 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
953                                 unsigned long zone, int nid)
954 {
955         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
956         init_page_count(page);
957         page_mapcount_reset(page);
958         page_cpupid_reset_last(page);
959
960         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
961 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
962         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
963         if (!is_highmem_idx(zone))
964                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
965 #endif
966 }
967
968 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
969                                         int nid)
970 {
971         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
972 }
973
974 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
975 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
976 {
977         pg_data_t *pgdat;
978         int nid, zid;
979
980         if (!early_page_uninitialised(pfn))
981                 return;
982
983         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
984         pgdat = NODE_DATA(nid);
985
986         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
987                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
988
989                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
990                         break;
991         }
992         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
993 }
994 #else
995 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
996 {
997 }
998 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
999
1000 /*
1001  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1002  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1003  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1004  * sent to the buddy page allocator.
1005  */
1006 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
1007 {
1008         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1009         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1010
1011         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1012                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1013                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1014
1015                         init_reserved_page(start_pfn);
1016
1017                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1018                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1019
1020                         SetPageReserved(page);
1021                 }
1022         }
1023 }
1024
1025 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1026 {
1027         bool compound = PageCompound(page);
1028         int i, bad = 0;
1029
1030         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1031         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1032
1033         trace_mm_page_free(page, order);
1034         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1035         kasan_free_pages(page, order);
1036
1037         if (PageAnon(page))
1038                 page->mapping = NULL;
1039         bad += free_pages_check(page);
1040         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1041                 if (compound)
1042                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1043                 bad += free_pages_check(page + i);
1044         }
1045         if (bad)
1046                 return false;
1047
1048         reset_page_owner(page, order);
1049
1050         if (!PageHighMem(page)) {
1051                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1052                                            PAGE_SIZE << order);
1053                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1054                                            PAGE_SIZE << order);
1055         }
1056         arch_free_page(page, order);
1057         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1058         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1059
1060         return true;
1061 }
1062
1063 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1064 {
1065         unsigned long flags;
1066         int migratetype;
1067         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1068
1069         if (!free_pages_prepare(page, order))
1070                 return;
1071
1072         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1073         local_irq_save(flags);
1074         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1075         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1076         local_irq_restore(flags);
1077 }
1078
1079 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1080 {
1081         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1082         struct page *p = page;
1083         unsigned int loop;
1084
1085         prefetchw(p);
1086         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1087                 prefetchw(p + 1);
1088                 __ClearPageReserved(p);
1089                 set_page_count(p, 0);
1090         }
1091         __ClearPageReserved(p);
1092         set_page_count(p, 0);
1093
1094         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1095         set_page_refcounted(page);
1096         __free_pages(page, order);
1097 }
1098
1099 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1100         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1101
1102 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1103
1104 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1105 {
1106         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1107         int nid;
1108
1109         spin_lock(&early_pfn_lock);
1110         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1111         if (nid < 0)
1112                 nid = 0;
1113         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1114
1115         return nid;
1116 }
1117 #endif
1118
1119 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1120 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1121                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1122 {
1123         int nid;
1124
1125         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1126         if (nid >= 0 && nid != node)
1127                 return false;
1128         return true;
1129 }
1130
1131 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1132 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1133 {
1134         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1135 }
1136
1137 #else
1138
1139 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1140 {
1141         return true;
1142 }
1143 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1144                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1145 {
1146         return true;
1147 }
1148 #endif
1149
1150
1151 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1152                                                         unsigned int order)
1153 {
1154         if (early_page_uninitialised(pfn))
1155                 return;
1156         return __free_pages_boot_core(page, order);
1157 }
1158
1159 /*
1160  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1161  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1162  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1163  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1164  * pageblocks.
1165  *
1166  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1167  *
1168  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1169  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1170  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1171  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1172  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1173  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1174  * page in a pageblock.
1175  */
1176 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1177                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1178 {
1179         struct page *start_page;
1180         struct page *end_page;
1181
1182         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1183         end_pfn--;
1184
1185         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1186                 return NULL;
1187
1188         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1189
1190         if (page_zone(start_page) != zone)
1191                 return NULL;
1192
1193         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1194
1195         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1196         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1197                 return NULL;
1198
1199         return start_page;
1200 }
1201
1202 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1203 {
1204         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1205         unsigned long block_end_pfn;
1206
1207         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1208         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1209                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1210                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1211
1212                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1213
1214                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1215                                              block_end_pfn, zone))
1216                         return;
1217         }
1218
1219         /* We confirm that there is no hole */
1220         zone->contiguous = true;
1221 }
1222
1223 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1224 {
1225         zone->contiguous = false;
1226 }
1227
1228 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1229 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1230                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1231 {
1232         int i;
1233
1234         if (!page)
1235                 return;
1236
1237         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1238         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1239             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1240                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1241                 __free_pages_boot_core(page, MAX_ORDER-1);
1242                 return;
1243         }
1244
1245         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
1246                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1247 }
1248
1249 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1250 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1251 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1252
1253 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1254 {
1255         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1256                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1257 }
1258
1259 /* Initialise remaining memory on a node */
1260 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1261 {
1262         pg_data_t *pgdat = data;
1263         int nid = pgdat->node_id;
1264         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1265         unsigned long start = jiffies;
1266         unsigned long nr_pages = 0;
1267         unsigned long walk_start, walk_end;
1268         int i, zid;
1269         struct zone *zone;
1270         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1271         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1272
1273         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1274                 pgdat_init_report_one_done();
1275                 return 0;
1276         }
1277
1278         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1279         if (!cpumask_empty(cpumask))
1280                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1281
1282         /* Sanity check boundaries */
1283         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1284         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1285         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1286
1287         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1288         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1289                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1290                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1291                         break;
1292         }
1293
1294         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1295                 unsigned long pfn, end_pfn;
1296                 struct page *page = NULL;
1297                 struct page *free_base_page = NULL;
1298                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1299                 int nr_to_free = 0;
1300
1301                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1302                 pfn = first_init_pfn;
1303                 if (pfn < walk_start)
1304                         pfn = walk_start;
1305                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1306                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1307
1308                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1309                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1310                                 goto free_range;
1311
1312                         /*
1313                          * Ensure pfn_valid is checked every
1314                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1315                          */
1316                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1317                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1318                                         page = NULL;
1319                                         goto free_range;
1320                                 }
1321                         }
1322
1323                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1324                                 page = NULL;
1325                                 goto free_range;
1326                         }
1327
1328                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1329                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1330                                 page++;
1331                         } else {
1332                                 nr_pages += nr_to_free;
1333                                 deferred_free_range(free_base_page,
1334                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1335                                 free_base_page = NULL;
1336                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1337
1338                                 page = pfn_to_page(pfn);
1339                                 cond_resched();
1340                         }
1341
1342                         if (page->flags) {
1343                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1344                                 goto free_range;
1345                         }
1346
1347                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1348                         if (!free_base_page) {
1349                                 free_base_page = page;
1350                                 free_base_pfn = pfn;
1351                                 nr_to_free = 0;
1352                         }
1353                         nr_to_free++;
1354
1355                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1356                         continue;
1357 free_range:
1358                         /* Free the current block of pages to allocator */
1359                         nr_pages += nr_to_free;
1360                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1361                                                                 nr_to_free);
1362                         free_base_page = NULL;
1363                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1364                 }
1365
1366                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1367         }
1368
1369         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1370         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1371
1372         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1373                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1374
1375         pgdat_init_report_one_done();
1376         return 0;
1377 }
1378 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1379
1380 void __init page_alloc_init_late(void)
1381 {
1382         struct zone *zone;
1383
1384 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1385         int nid;
1386
1387         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1388         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1389         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1390                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1391         }
1392
1393         /* Block until all are initialised */
1394         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1395
1396         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1397         files_maxfiles_init();
1398 #endif
1399
1400         for_each_populated_zone(zone)
1401                 set_zone_contiguous(zone);
1402 }
1403
1404 #ifdef CONFIG_CMA
1405 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1406 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1407 {
1408         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1409         struct page *p = page;
1410
1411         do {
1412                 __ClearPageReserved(p);
1413                 set_page_count(p, 0);
1414         } while (++p, --i);
1415
1416         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1417
1418         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1419                 i = pageblock_nr_pages;
1420                 p = page;
1421                 do {
1422                         set_page_refcounted(p);
1423                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1424                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1425                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1426         } else {
1427                 set_page_refcounted(page);
1428                 __free_pages(page, pageblock_order);
1429         }
1430
1431         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1432 }
1433 #endif
1434
1435 /*
1436  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1437  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1438  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1439  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1440  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1441  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1442  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1443  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1444  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1445  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1446  *
1447  * -- nyc
1448  */
1449 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1450         int low, int high, struct free_area *area,
1451         int migratetype)
1452 {
1453         unsigned long size = 1 << high;
1454
1455         while (high > low) {
1456                 area--;
1457                 high--;
1458                 size >>= 1;
1459                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1460
1461                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1462                         debug_guardpage_enabled() &&
1463                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1464                         /*
1465                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1466                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1467                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1468                          * pages will stay not present in virtual address space
1469                          */
1470                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1471                         continue;
1472                 }
1473                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1474                 area->nr_free++;
1475                 set_page_order(&page[size], high);
1476         }
1477 }
1478
1479 /*
1480  * This page is about to be returned from the page allocator
1481  */
1482 static inline int check_new_page(struct page *page)
1483 {
1484         const char *bad_reason = NULL;
1485         unsigned long bad_flags = 0;
1486
1487         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1488                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1489         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1490                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1491         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1492                 bad_reason = "nonzero _count";
1493         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1494                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1495                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1496         }
1497         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1498                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1499                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1500         }
1501 #ifdef CONFIG_MEMCG
1502         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1503                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1504 #endif
1505         if (unlikely(bad_reason)) {
1506                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1507                 return 1;
1508         }
1509         return 0;
1510 }
1511
1512 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1513 {
1514         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1515                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1516 }
1517
1518 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1519                                                                 int alloc_flags)
1520 {
1521         int i;
1522         bool poisoned = true;
1523
1524         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1525                 struct page *p = page + i;
1526                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1527                         return 1;
1528                 if (poisoned)
1529                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1530         }
1531
1532         set_page_private(page, 0);
1533         set_page_refcounted(page);
1534
1535         arch_alloc_page(page, order);
1536         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1537         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1538         kasan_alloc_pages(page, order);
1539
1540         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1541                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1542                         clear_highpage(page + i);
1543
1544         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1545                 prep_compound_page(page, order);
1546
1547         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1548
1549         /*
1550          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1551          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1552          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1553          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1554          */
1555         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1556                 set_page_pfmemalloc(page);
1557         else
1558                 clear_page_pfmemalloc(page);
1559
1560         return 0;
1561 }
1562
1563 /*
1564  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1565  * the smallest available page from the freelists
1566  */
1567 static inline
1568 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1569                                                 int migratetype)
1570 {
1571         unsigned int current_order;
1572         struct free_area *area;
1573         struct page *page;
1574
1575         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1576         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1577                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1578                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1579                                                         struct page, lru);
1580                 if (!page)
1581                         continue;
1582                 list_del(&page->lru);
1583                 rmv_page_order(page);
1584                 area->nr_free--;
1585                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1586                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1587                 return page;
1588         }
1589
1590         return NULL;
1591 }
1592
1593
1594 /*
1595  * This array describes the order lists are fallen back to when
1596  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1597  */
1598 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1599         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1600         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1601         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1602 #ifdef CONFIG_CMA
1603         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1604 #endif
1605 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1606         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1607 #endif
1608 };
1609
1610 #ifdef CONFIG_CMA
1611 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1612                                         unsigned int order)
1613 {
1614         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1615 }
1616 #else
1617 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1618                                         unsigned int order) { return NULL; }
1619 #endif
1620
1621 /*
1622  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1623  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1624  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1625  */
1626 int move_freepages(struct zone *zone,
1627                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1628                           int migratetype)
1629 {
1630         struct page *page;
1631         unsigned int order;
1632         int pages_moved = 0;
1633
1634 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1635         /*
1636          * page_zone is not safe to call in this context when
1637          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1638          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1639          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1640          * grouping pages by mobility
1641          */
1642         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1643 #endif
1644
1645         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1646                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1647                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1648
1649                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1650                         page++;
1651                         continue;
1652                 }
1653
1654                 if (!PageBuddy(page)) {
1655                         page++;
1656                         continue;
1657                 }
1658
1659                 order = page_order(page);
1660                 list_move(&page->lru,
1661                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1662                 page += 1 << order;
1663                 pages_moved += 1 << order;
1664         }
1665
1666         return pages_moved;
1667 }
1668
1669 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1670                                 int migratetype)
1671 {
1672         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1673         struct page *start_page, *end_page;
1674
1675         start_pfn = page_to_pfn(page);
1676         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1677         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1678         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1679         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1680
1681         /* Do not cross zone boundaries */
1682         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1683                 start_page = page;
1684         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1685                 return 0;
1686
1687         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1688 }
1689
1690 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1691                                         int start_order, int migratetype)
1692 {
1693         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1694
1695         while (nr_pageblocks--) {
1696                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1697                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1698         }
1699 }
1700
1701 /*
1702  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1703  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1704  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1705  *
1706  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1707  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1708  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1709  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1710  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1711  * pageblocks.
1712  */
1713 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1714 {
1715         /*
1716          * Leaving this order check is intended, although there is
1717          * relaxed order check in next check. The reason is that
1718          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1719          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1720          * so could be changed anytime.
1721          */
1722         if (order >= pageblock_order)
1723                 return true;
1724
1725         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1726                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1727                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1728                 page_group_by_mobility_disabled)
1729                 return true;
1730
1731         return false;
1732 }
1733
1734 /*
1735  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1736  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1737  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1738  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1739  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1740  */
1741 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1742                                                           int start_type)
1743 {
1744         unsigned int current_order = page_order(page);
1745         int pages;
1746
1747         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1748         if (current_order >= pageblock_order) {
1749                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1750                 return;
1751         }
1752
1753         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1754
1755         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1756         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1757                         page_group_by_mobility_disabled)
1758                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1763  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1764  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1765  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1766  */
1767 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1768                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1769 {
1770         int i;
1771         int fallback_mt;
1772
1773         if (area->nr_free == 0)
1774                 return -1;
1775
1776         *can_steal = false;
1777         for (i = 0;; i++) {
1778                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1779                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1780                         break;
1781
1782                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1783                         continue;
1784
1785                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1786                         *can_steal = true;
1787
1788                 if (!only_stealable)
1789                         return fallback_mt;
1790
1791                 if (*can_steal)
1792                         return fallback_mt;
1793         }
1794
1795         return -1;
1796 }
1797
1798 /*
1799  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1800  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1801  */
1802 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1803                                 unsigned int alloc_order)
1804 {
1805         int mt;
1806         unsigned long max_managed, flags;
1807
1808         /*
1809          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1810          * Check is race-prone but harmless.
1811          */
1812         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1813         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1814                 return;
1815
1816         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1817
1818         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1819         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1820                 goto out_unlock;
1821
1822         /* Yoink! */
1823         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1824         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1825                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1826                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1827                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1828                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1829         }
1830
1831 out_unlock:
1832         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1833 }
1834
1835 /*
1836  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1837  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1838  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1839  * to recover from than an OOM.
1840  */
1841 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1842 {
1843         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1844         unsigned long flags;
1845         struct zoneref *z;
1846         struct zone *zone;
1847         struct page *page;
1848         int order;
1849
1850         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1851                                                                 ac->nodemask) {
1852                 /* Preserve at least one pageblock */
1853                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1854                         continue;
1855
1856                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1857                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1858                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1859
1860                         page = list_first_entry_or_null(
1861                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1862                                         struct page, lru);
1863                         if (!page)
1864                                 continue;
1865
1866                         /*
1867                          * It should never happen but changes to locking could
1868                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1869                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1870                          * and watch for underflows.
1871                          */
1872                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1873                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1874
1875                         /*
1876                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1877                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1878                          * is doing the work and needs the pages. More
1879                          * importantly, if the block was always converted to
1880                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1881                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1882                          * may increase.
1883                          */
1884                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1885                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1886                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1887                         return;
1888                 }
1889                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1890         }
1891 }
1892
1893 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1894 static inline struct page *
1895 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1896 {
1897         struct free_area *area;
1898         unsigned int current_order;
1899         struct page *page;
1900         int fallback_mt;
1901         bool can_steal;
1902
1903         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1904         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1905                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1906                                 --current_order) {
1907                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1908                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1909                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1910                 if (fallback_mt == -1)
1911                         continue;
1912
1913                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1914                                                 struct page, lru);
1915                 if (can_steal)
1916                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1917
1918                 /* Remove the page from the freelists */
1919                 area->nr_free--;
1920                 list_del(&page->lru);
1921                 rmv_page_order(page);
1922
1923                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1924                                         start_migratetype);
1925                 /*
1926                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1927                  * migratetype depending on the decisions in
1928                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1929                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1930                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1931                  */
1932                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1933
1934                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1935                         start_migratetype, fallback_mt);
1936
1937                 return page;
1938         }
1939
1940         return NULL;
1941 }
1942
1943 /*
1944  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1945  * Call me with the zone->lock already held.
1946  */
1947 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1948                                 int migratetype)
1949 {
1950         struct page *page;
1951
1952         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1953         if (unlikely(!page)) {
1954                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1955                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1956
1957                 if (!page)
1958                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1959         }
1960
1961         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1962         return page;
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1967  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1968  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1969  */
1970 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1971                         unsigned long count, struct list_head *list,
1972                         int migratetype, bool cold)
1973 {
1974         int i;
1975
1976         spin_lock(&zone->lock);
1977         for (i = 0; i < count; ++i) {
1978                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1979                 if (unlikely(page == NULL))
1980                         break;
1981
1982                 /*
1983                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1984                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1985                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1986                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1987                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1988                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1989                  * properly.
1990                  */
1991                 if (likely(!cold))
1992                         list_add(&page->lru, list);
1993                 else
1994                         list_add_tail(&page->lru, list);
1995                 list = &page->lru;
1996                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1997                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1998                                               -(1 << order));
1999         }
2000         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2001         spin_unlock(&zone->lock);
2002         return i;
2003 }
2004
2005 #ifdef CONFIG_NUMA
2006 /*
2007  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2008  * currently executing processor on remote nodes after they have
2009  * expired.
2010  *
2011  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2012  * a single processor.
2013  */
2014 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2015 {
2016         unsigned long flags;
2017         int to_drain, batch;
2018
2019         local_irq_save(flags);
2020         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2021         to_drain = min(pcp->count, batch);
2022         if (to_drain > 0) {
2023                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2024                 pcp->count -= to_drain;
2025         }
2026         local_irq_restore(flags);
2027 }
2028 #endif
2029
2030 /*
2031  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2032  *
2033  * The processor must either be the current processor and the
2034  * thread pinned to the current processor or a processor that
2035  * is not online.
2036  */
2037 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2038 {
2039         unsigned long flags;
2040         struct per_cpu_pageset *pset;
2041         struct per_cpu_pages *pcp;
2042
2043         local_irq_save(flags);
2044         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2045
2046         pcp = &pset->pcp;
2047         if (pcp->count) {
2048                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2049                 pcp->count = 0;
2050         }
2051         local_irq_restore(flags);
2052 }
2053
2054 /*
2055  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2056  *
2057  * The processor must either be the current processor and the
2058  * thread pinned to the current processor or a processor that
2059  * is not online.
2060  */
2061 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2062 {
2063         struct zone *zone;
2064
2065         for_each_populated_zone(zone) {
2066                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2067         }
2068 }
2069
2070 /*
2071  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2072  *
2073  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2074  * the single zone's pages.
2075  */
2076 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2077 {
2078         int cpu = smp_processor_id();
2079
2080         if (zone)
2081                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2082         else
2083                 drain_pages(cpu);
2084 }
2085
2086 /*
2087  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2088  *
2089  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2090  *
2091  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2092  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2093  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2094  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2095  * before the call to on_each_cpu_mask().
2096  */
2097 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2098 {
2099         int cpu;
2100
2101         /*
2102          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2103          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2104          */
2105         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2106
2107         /*
2108          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2109          * as offline notification will cause the notified
2110          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2111          * disables preemption as part of its processing
2112          */
2113         for_each_online_cpu(cpu) {
2114                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2115                 struct zone *z;
2116                 bool has_pcps = false;
2117
2118                 if (zone) {
2119                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2120                         if (pcp->pcp.count)
2121                                 has_pcps = true;
2122                 } else {
2123                         for_each_populated_zone(z) {
2124                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2125                                 if (pcp->pcp.count) {
2126                                         has_pcps = true;
2127                                         break;
2128                                 }
2129                         }
2130                 }
2131
2132                 if (has_pcps)
2133                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2134                 else
2135                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2136         }
2137         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2138                                                                 zone, 1);
2139 }
2140
2141 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2142
2143 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2144 {
2145         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2146         unsigned long flags;
2147         unsigned int order, t;
2148         struct page *page;
2149
2150         if (zone_is_empty(zone))
2151                 return;
2152
2153         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2154
2155         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2156         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2157                 if (pfn_valid(pfn)) {
2158                         page = pfn_to_page(pfn);
2159                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2160                                 swsusp_unset_page_free(page);
2161                 }
2162
2163         for_each_migratetype_order(order, t) {
2164                 list_for_each_entry(page,
2165                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2166                         unsigned long i;
2167
2168                         pfn = page_to_pfn(page);
2169                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2170                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2171                 }
2172         }
2173         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2174 }
2175 #endif /* CONFIG_PM */
2176
2177 /*
2178  * Free a 0-order page
2179  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2180  */
2181 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2182 {
2183         struct zone *zone = page_zone(page);
2184         struct per_cpu_pages *pcp;
2185         unsigned long flags;
2186         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2187         int migratetype;
2188
2189         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2190                 return;
2191
2192         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2193         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2194         local_irq_save(flags);
2195         __count_vm_event(PGFREE);
2196
2197         /*
2198          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2199          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2200          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2201          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2202          * excessively into the page allocator
2203          */
2204         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2205                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2206                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2207                         goto out;
2208                 }
2209                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2210         }
2211
2212         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2213         if (!cold)
2214                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2215         else
2216                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2217         pcp->count++;
2218         if (pcp->count >= pcp->high) {
2219                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2220                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2221                 pcp->count -= batch;
2222         }
2223
2224 out:
2225         local_irq_restore(flags);
2226 }
2227
2228 /*
2229  * Free a list of 0-order pages
2230  */
2231 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2232 {
2233         struct page *page, *next;
2234
2235         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2236                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2237                 free_hot_cold_page(page, cold);
2238         }
2239 }
2240
2241 /*
2242  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2243  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2244  * Each sub-page must be freed individually.
2245  *
2246  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2247  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2248  */
2249 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2250 {
2251         int i;
2252         gfp_t gfp_mask;
2253
2254         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2255         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2256
2257 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2258         /*
2259          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2260          * otherwise free the whole shadow.
2261          */
2262         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2263                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2264 #endif
2265
2266         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2267         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2268         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2269                 set_page_refcounted(page + i);
2270                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2271         }
2272 }
2273 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2274
2275 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2276 {
2277         unsigned long watermark;
2278         struct zone *zone;
2279         int mt;
2280
2281         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2282
2283         zone = page_zone(page);
2284         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2285
2286         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2287                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2288                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2289                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2290                         return 0;
2291
2292                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2293         }
2294
2295         /* Remove page from free list */
2296         list_del(&page->lru);
2297         zone->free_area[order].nr_free--;
2298         rmv_page_order(page);
2299
2300         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2301
2302         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2303         if (order >= pageblock_order - 1) {
2304                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2305                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2306                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2307                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2308                                 set_pageblock_migratetype(page,
2309                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2310                 }
2311         }
2312
2313
2314         return 1UL << order;
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2319  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2320  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2321  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2322  * are enabled.
2323  *
2324  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2325  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2326  */
2327 int split_free_page(struct page *page)
2328 {
2329         unsigned int order;
2330         int nr_pages;
2331
2332         order = page_order(page);
2333
2334         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2335         if (!nr_pages)
2336                 return 0;
2337
2338         /* Split into individual pages */
2339         set_page_refcounted(page);
2340         split_page(page, order);
2341         return nr_pages;
2342 }
2343
2344 /*
2345  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2346  */
2347 static inline
2348 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2349                         struct zone *zone, unsigned int order,
2350                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2351 {
2352         unsigned long flags;
2353         struct page *page;
2354         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2355
2356         if (likely(order == 0)) {
2357                 struct per_cpu_pages *pcp;
2358                 struct list_head *list;
2359
2360                 local_irq_save(flags);
2361                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2362                 list = &pcp->lists[migratetype];
2363                 if (list_empty(list)) {
2364                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2365                                         pcp->batch, list,
2366                                         migratetype, cold);
2367                         if (unlikely(list_empty(list)))
2368                                 goto failed;
2369                 }
2370
2371                 if (cold)
2372                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2373                 else
2374                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2375
2376                 list_del(&page->lru);
2377                 pcp->count--;
2378         } else {
2379                 /*
2380                  * We most definitely don't want callers attempting to
2381                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2382                  */
2383                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2384                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2385
2386                 page = NULL;
2387                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2388                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2389                         if (page)
2390                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2391                 }
2392                 if (!page)
2393                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2394                 spin_unlock(&zone->lock);
2395                 if (!page)
2396                         goto failed;
2397                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2398                                           get_pcppage_migratetype(page));
2399         }
2400
2401         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2402         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2403             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2404                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2405
2406         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2407         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2408         local_irq_restore(flags);
2409
2410         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2411         return page;
2412
2413 failed:
2414         local_irq_restore(flags);
2415         return NULL;
2416 }
2417
2418 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2419
2420 static struct {
2421         struct fault_attr attr;
2422
2423         bool ignore_gfp_highmem;
2424         bool ignore_gfp_reclaim;
2425         u32 min_order;
2426 } fail_page_alloc = {
2427         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2428         .ignore_gfp_reclaim = true,
2429         .ignore_gfp_highmem = true,
2430         .min_order = 1,
2431 };
2432
2433 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2434 {
2435         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2436 }
2437 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2438
2439 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2440 {
2441         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2442                 return false;
2443         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2444                 return false;
2445         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2446                 return false;
2447         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2448                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2449                 return false;
2450
2451         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2452 }
2453
2454 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2455
2456 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2457 {
2458         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2459         struct dentry *dir;
2460
2461         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2462                                         &fail_page_alloc.attr);
2463         if (IS_ERR(dir))
2464                 return PTR_ERR(dir);
2465
2466         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2467                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2468                 goto fail;
2469         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2470                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2471                 goto fail;
2472         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2473                                 &fail_page_alloc.min_order))
2474                 goto fail;
2475
2476         return 0;
2477 fail:
2478         debugfs_remove_recursive(dir);
2479
2480         return -ENOMEM;
2481 }
2482
2483 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2484
2485 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2486
2487 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2488
2489 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2490 {
2491         return false;
2492 }
2493
2494 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2495
2496 /*
2497  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2498  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2499  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2500  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2501  */
2502 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2503                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2504                         long free_pages)
2505 {
2506         long min = mark;
2507         int o;
2508         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2509
2510         /* free_pages may go negative - that's OK */
2511         free_pages -= (1 << order) - 1;
2512
2513         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2514                 min -= min / 2;
2515
2516         /*
2517          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2518          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2519          * atomic reserve but it avoids a search.
2520          */
2521         if (likely(!alloc_harder))
2522                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2523         else
2524                 min -= min / 4;
2525
2526 #ifdef CONFIG_CMA
2527         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2528         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2529                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2530 #endif
2531
2532         /*
2533          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2534          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2535          * even if a suitable page happened to be free.
2536          */
2537         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2538                 return false;
2539
2540         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2541         if (!order)
2542                 return true;
2543
2544         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2545         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2546                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2547                 int mt;
2548
2549                 if (!area->nr_free)
2550                         continue;
2551
2552                 if (alloc_harder)
2553                         return true;
2554
2555                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2556                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2557                                 return true;
2558                 }
2559
2560 #ifdef CONFIG_CMA
2561                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2562                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2563                         return true;
2564                 }
2565 #endif
2566         }
2567         return false;
2568 }
2569
2570 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2571                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2572 {
2573         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2574                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2575 }
2576
2577 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2578                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2579 {
2580         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2581
2582         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2583                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2584
2585         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2586                                                                 free_pages);
2587 }
2588
2589 #ifdef CONFIG_NUMA
2590 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2591 {
2592         return local_zone->node == zone->node;
2593 }
2594
2595 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2596 {
2597         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2598                                 RECLAIM_DISTANCE;
2599 }
2600 #else   /* CONFIG_NUMA */
2601 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2602 {
2603         return true;
2604 }
2605
2606 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2607 {
2608         return true;
2609 }
2610 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2611
2612 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2613 {
2614         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2615
2616         do {
2617                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2618                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2619                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2620                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2621         } while (zone++ != preferred_zone);
2622 }
2623
2624 /*
2625  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2626  * a page.
2627  */
2628 static struct page *
2629 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2630                                                 const struct alloc_context *ac)
2631 {
2632         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2633         struct zoneref *z;
2634         struct page *page = NULL;
2635         struct zone *zone;
2636         int nr_fair_skipped = 0;
2637         bool zonelist_rescan;
2638
2639 zonelist_scan:
2640         zonelist_rescan = false;
2641
2642         /*
2643          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2644          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2645          */
2646         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2647                                                                 ac->nodemask) {
2648                 unsigned long mark;
2649
2650                 if (cpusets_enabled() &&
2651                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2652                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2653                                 continue;
2654                 /*
2655                  * Distribute pages in proportion to the individual
2656                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2657                  * page was allocated in should have no effect on the
2658                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2659                  */
2660                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2661                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2662                                 break;
2663                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2664                                 nr_fair_skipped++;
2665                                 continue;
2666                         }
2667                 }
2668                 /*
2669                  * When allocating a page cache page for writing, we
2670                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2671                  * limit, such that no single zone holds more than its
2672                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2673                  * The dirty limits take into account the zone's
2674                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2675                  * should be able to balance it without having to
2676                  * write pages from its LRU list.
2677                  *
2678                  * This may look like it could increase pressure on
2679                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2680                  * before they are full.  But the pages that do spill
2681                  * over are limited as the lower zones are protected
2682                  * by this very same mechanism.  It should not become
2683                  * a practical burden to them.
2684                  *
2685                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2686                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2687                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2688                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2689                  * zones are together not big enough to reach the
2690                  * global limit.  The proper fix for these situations
2691                  * will require awareness of zones in the
2692                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2693                  */
2694                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2695                         continue;
2696
2697                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2698                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2699                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2700                         int ret;
2701
2702                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2703                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2704                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2705                                 goto try_this_zone;
2706
2707                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2708                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2709                                 continue;
2710
2711                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2712                         switch (ret) {
2713                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2714                                 /* did not scan */
2715                                 continue;
2716                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2717                                 /* scanned but unreclaimable */
2718                                 continue;
2719                         default:
2720                                 /* did we reclaim enough */
2721                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2722                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2723                                         goto try_this_zone;
2724
2725                                 continue;
2726                         }
2727                 }
2728
2729 try_this_zone:
2730                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2731                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2732                 if (page) {
2733                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2734                                 goto try_this_zone;
2735
2736                         /*
2737                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2738                          * if the pageblock should be reserved for the future
2739                          */
2740                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2741                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2742
2743                         return page;
2744                 }
2745         }
2746
2747         /*
2748          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2749          * local node.  However, the local node might have free pages left
2750          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2751          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2752          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2753          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2754          */
2755         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2756                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2757                 if (nr_fair_skipped) {
2758                         zonelist_rescan = true;
2759                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2760                 }
2761                 if (nr_online_nodes > 1)
2762                         zonelist_rescan = true;
2763         }
2764
2765         if (zonelist_rescan)
2766                 goto zonelist_scan;
2767
2768         return NULL;
2769 }
2770
2771 /*
2772  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2773  * meminfo in irq context.
2774  */
2775 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2776 {
2777         bool ret = false;
2778
2779 #if NODES_SHIFT > 8
2780         ret = in_interrupt();
2781 #endif
2782         return ret;
2783 }
2784
2785 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2786                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2787                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2788
2789 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2790 {
2791         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2792
2793         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2794             debug_guardpage_minorder() > 0)
2795                 return;
2796
2797         /*
2798          * This documents exceptions given to allocations in certain
2799          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2800          * of allowed nodes.
2801          */
2802         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2803                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2804                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2805                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2806         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2807                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2808
2809         if (fmt) {
2810                 struct va_format vaf;
2811                 va_list args;
2812
2813                 va_start(args, fmt);
2814
2815                 vaf.fmt = fmt;
2816                 vaf.va = &args;
2817
2818                 pr_warn("%pV", &vaf);
2819
2820                 va_end(args);
2821         }
2822
2823         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2824                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2825         dump_stack();
2826         if (!should_suppress_show_mem())
2827                 show_mem(filter);
2828 }
2829
2830 static inline struct page *
2831 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2832         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2833 {
2834         struct oom_control oc = {
2835                 .zonelist = ac->zonelist,
2836                 .nodemask = ac->nodemask,
2837                 .gfp_mask = gfp_mask,
2838                 .order = order,
2839         };
2840         struct page *page;
2841
2842         *did_some_progress = 0;
2843
2844         /*
2845          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2846          * making progress for us.
2847          */
2848         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2849                 *did_some_progress = 1;
2850                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2851                 return NULL;
2852         }
2853
2854         /*
2855          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2856          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2857          * we're still under heavy pressure.
2858          */
2859         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2860                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2861         if (page)
2862                 goto out;
2863
2864         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2865                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2866                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2867                         goto out;
2868                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2869                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2870                         goto out;
2871                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2872                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2873                         goto out;
2874                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2875                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2876                         /*
2877                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2878                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2879                          * keep looping as per tradition.
2880                          *
2881                          * But do not keep looping if oom_killer_disable()
2882                          * was already called, for the system is trying to
2883                          * enter a quiescent state during suspend.
2884                          */
2885                         *did_some_progress = !oom_killer_disabled;
2886                         goto out;
2887                 }
2888                 if (pm_suspended_storage())
2889                         goto out;
2890                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2891                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2892                         goto out;
2893         }
2894         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2895         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2896                 *did_some_progress = 1;
2897
2898                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2899                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2900                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2901                         /*
2902                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2903                          * are depleted
2904                          */
2905                         if (!page)
2906                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2907                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2908                 }
2909         }
2910 out:
2911         mutex_unlock(&oom_lock);
2912         return page;
2913 }
2914
2915 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2916 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2917 static struct page *
2918 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2919                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2920                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2921                 bool *deferred_compaction)
2922 {
2923         unsigned long compact_result;
2924         struct page *page;
2925
2926         if (!order)
2927                 return NULL;
2928
2929         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2930         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2931                                                 mode, contended_compaction);
2932         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2933
2934         switch (compact_result) {
2935         case COMPACT_DEFERRED:
2936                 *deferred_compaction = true;
2937                 /* fall-through */
2938         case COMPACT_SKIPPED:
2939                 return NULL;
2940         default:
2941                 break;
2942         }
2943
2944         /*
2945          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2946          * count a compaction stall
2947          */
2948         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2949
2950         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2951                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2952
2953         if (page) {
2954                 struct zone *zone = page_zone(page);
2955
2956                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2957                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2958                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2959                 return page;
2960         }
2961
2962         /*
2963          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2964          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2965          */
2966         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2967
2968         cond_resched();
2969
2970         return NULL;
2971 }
2972 #else
2973 static inline struct page *
2974 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2975                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2976                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2977                 bool *deferred_compaction)
2978 {
2979         return NULL;
2980 }
2981 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2982
2983 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2984 static int
2985 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2986                                         const struct alloc_context *ac)
2987 {
2988         struct reclaim_state reclaim_state;
2989         int progress;
2990
2991         cond_resched();
2992
2993         /* We now go into synchronous reclaim */
2994         cpuset_memory_pressure_bump();
2995         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2996         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2997         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2998         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2999
3000         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3001                                                                 ac->nodemask);
3002
3003         current->reclaim_state = NULL;
3004         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3005         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3006
3007         cond_resched();
3008
3009         return progress;
3010 }
3011
3012 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3013 static inline struct page *
3014 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3015                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3016                 unsigned long *did_some_progress)
3017 {
3018         struct page *page = NULL;
3019         bool drained = false;
3020
3021         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3022         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3023                 return NULL;
3024
3025 retry:
3026         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3027                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3028
3029         /*
3030          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3031          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3032          * Shrink them them and try again
3033          */
3034         if (!page && !drained) {
3035                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3036                 drain_all_pages(NULL);
3037                 drained = true;
3038                 goto retry;
3039         }
3040
3041         return page;
3042 }
3043
3044 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3045 {
3046         struct zoneref *z;
3047         struct zone *zone;
3048
3049         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3050                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3051                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
3052 }
3053
3054 static inline int
3055 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3056 {
3057         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3058
3059         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3060         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3061
3062         /*
3063          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3064          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3065          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3066          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3067          */
3068         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3069
3070         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3071                 /*
3072                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3073                  * if it can't schedule.
3074                  */
3075                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3076                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3077                 /*
3078                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3079                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3080                  */
3081                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3082         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3083                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3084
3085         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3086                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3087                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3088                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3089                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3090                 else if (!in_interrupt() &&
3091                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3092                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3093                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3094         }
3095 #ifdef CONFIG_CMA
3096         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3097                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3098 #endif
3099         return alloc_flags;
3100 }
3101
3102 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3103 {
3104         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3105 }
3106
3107 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3108 {
3109         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3110 }
3111
3112 static inline struct page *
3113 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3114                                                 struct alloc_context *ac)
3115 {
3116         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3117         struct page *page = NULL;
3118         int alloc_flags;
3119         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3120         unsigned long did_some_progress;
3121         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3122         bool deferred_compaction = false;
3123         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3124
3125         /*
3126          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3127          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3128          * be using allocators in order of preference for an area that is
3129          * too large.
3130          */
3131         if (order >= MAX_ORDER) {
3132                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3133                 return NULL;
3134         }
3135
3136         /*
3137          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3138          * callers that are not in atomic context.
3139          */
3140         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3141                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3142                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3143
3144 retry:
3145         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3146                 wake_all_kswapds(order, ac);
3147
3148         /*
3149          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3150          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3151          * to how we want to proceed.
3152          */
3153         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3154
3155         /*
3156          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3157          * cpusets.
3158          */
3159         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3160                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3161                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3162                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3163                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3164         }
3165
3166         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3167         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3168                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3169         if (page)
3170                 goto got_pg;
3171
3172         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3173         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3174                 /*
3175                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3176                  * the allocation is high priority and these type of
3177                  * allocations are system rather than user orientated
3178                  */
3179                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3180                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3181                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3182                 if (page)
3183                         goto got_pg;
3184         }
3185
3186         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3187         if (!can_direct_reclaim) {
3188                 /*
3189                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3190                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3191                  * to fail.
3192                  */
3193                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3194                 goto nopage;
3195         }
3196
3197         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3198         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3199                 /*
3200                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3201                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3202                  * for somebody to do a work for us.
3203                  */
3204                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3205                         cond_resched();
3206                         goto retry;
3207                 }
3208                 goto nopage;
3209         }
3210
3211         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3212         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3213                 goto nopage;
3214
3215         /*
3216          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3217          * attempts after direct reclaim are synchronous
3218          */
3219         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3220                                         migration_mode,
3221                                         &contended_compaction,
3222                                         &deferred_compaction);
3223         if (page)
3224                 goto got_pg;
3225
3226         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3227         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3228                 /*
3229                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3230                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3231                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3232                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3233                  * instead of entering direct reclaim.
3234                  */
3235                 if (deferred_compaction)
3236                         goto nopage;
3237
3238                 /*
3239                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3240                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3241                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3242                  * so we fallback to base pages instead.
3243                  */
3244                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3245                         goto nopage;
3246
3247                 /*
3248                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3249                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3250                  * khugepaged trying to collapse.
3251                  */
3252                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3253                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3254                         goto nopage;
3255         }
3256
3257         /*
3258          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3259          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3260          * khugepaged trying to collapse.
3261          */
3262         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3263                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3264
3265         /* Try direct reclaim and then allocating */
3266         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3267                                                         &did_some_progress);
3268         if (page)
3269                 goto got_pg;
3270
3271         /* Do not loop if specifically requested */
3272         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3273                 goto noretry;
3274
3275         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3276         pages_reclaimed += did_some_progress;
3277         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3278             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3279                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3280                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3281                 goto retry;
3282         }
3283
3284         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3285         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3286         if (page)
3287                 goto got_pg;
3288
3289         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3290         if (did_some_progress)
3291                 goto retry;
3292
3293 noretry:
3294         /*
3295          * High-order allocations do not necessarily loop after
3296          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3297          * being called after reclaim so call directly if necessary
3298          */
3299         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3300                                             ac, migration_mode,
3301                                             &contended_compaction,
3302                                             &deferred_compaction);
3303         if (page)
3304                 goto got_pg;
3305 nopage:
3306         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3307 got_pg:
3308         return page;
3309 }
3310
3311 /*
3312  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3313  */
3314 struct page *
3315 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3316                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3317 {
3318         struct zoneref *preferred_zoneref;
3319         struct page *page = NULL;
3320         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3321         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3322         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3323         struct alloc_context ac = {
3324                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3325                 .nodemask = nodemask,
3326                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3327         };
3328
3329         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3330
3331         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3332
3333         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3334
3335         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3336                 return NULL;
3337
3338         /*
3339          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3340          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3341          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3342          */
3343         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3344                 return NULL;
3345
3346         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3347                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3348
3349 retry_cpuset:
3350         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3351
3352         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3353         ac.zonelist = zonelist;
3354
3355         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3356         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3357
3358         /* The preferred zone is used for statistics later */
3359         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3360                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3361                                 &ac.preferred_zone);
3362         if (!ac.preferred_zone)
3363                 goto out;
3364         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3365
3366         /* First allocation attempt */
3367         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3368         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3369         if (unlikely(!page)) {
3370                 /*
3371                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3372                  * can deadlock because I/O on the device might not
3373                  * complete.
3374                  */
3375                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3376                 ac.spread_dirty_pages = false;
3377
3378                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3379         }
3380
3381         if (kmemcheck_enabled && page)
3382                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3383
3384         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3385
3386 out:
3387         /*
3388          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3389          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3390          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3391          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3392          */
3393         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3394                 goto retry_cpuset;
3395
3396         return page;
3397 }
3398 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3399
3400 /*
3401  * Common helper functions.
3402  */
3403 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3404 {
3405         struct page *page;
3406
3407         /*
3408          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3409          * a highmem page
3410          */
3411         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3412
3413         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3414         if (!page)
3415                 return 0;
3416         return (unsigned long) page_address(page);
3417 }
3418 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3419
3420 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3421 {
3422         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3423 }
3424 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3425
3426 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3427 {
3428         if (put_page_testzero(page)) {
3429                 if (order == 0)
3430                         free_hot_cold_page(page, false);
3431                 else
3432                         __free_pages_ok(page, order);
3433         }
3434 }
3435
3436 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3437
3438 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3439 {
3440         if (addr != 0) {
3441                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3442                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3443         }
3444 }
3445
3446 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3447
3448 /*
3449  * Page Fragment:
3450  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3451  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3452  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3453  *
3454  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3455  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3456  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3457  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3458  */
3459 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3460                                        gfp_t gfp_mask)
3461 {
3462         struct page *page = NULL;
3463         gfp_t gfp = gfp_mask;
3464
3465 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3466         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3467                     __GFP_NOMEMALLOC;
3468         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3469                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3470         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3471 #endif
3472         if (unlikely(!page))
3473                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3474
3475         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3476
3477         return page;
3478 }
3479
3480 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3481                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3482 {
3483         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3484         struct page *page;
3485         int offset;
3486
3487         if (unlikely(!nc->va)) {
3488 refill:
3489                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3490                 if (!page)
3491                         return NULL;
3492
3493 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3494                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3495                 size = nc->size;
3496 #endif
3497                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3498                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3499                  */
3500                 page_ref_add(page, size - 1);
3501
3502                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3503                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3504                 nc->pagecnt_bias = size;
3505                 nc->offset = size;
3506         }
3507
3508         offset = nc->offset - fragsz;
3509         if (unlikely(offset < 0)) {
3510                 page = virt_to_page(nc->va);
3511
3512                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3513                         goto refill;
3514
3515 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3516                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3517                 size = nc->size;
3518 #endif
3519                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3520                 set_page_count(page, size);
3521
3522                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3523                 nc->pagecnt_bias = size;
3524                 offset = size - fragsz;
3525         }
3526
3527         nc->pagecnt_bias--;
3528         nc->offset = offset;
3529
3530         return nc->va + offset;
3531 }
3532 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3533
3534 /*
3535  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3536  */
3537 void __free_page_frag(void *addr)
3538 {
3539         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3540
3541         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3542                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3543 }
3544 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3545
3546 /*
3547  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3548  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3549  * equivalent to alloc_pages.
3550  *
3551  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3552  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3553  */
3554 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3555 {
3556         struct page *page;
3557
3558         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3559         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3560                 __free_pages(page, order);
3561                 page = NULL;
3562         }
3563         return page;
3564 }
3565
3566 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3567 {
3568         struct page *page;
3569
3570         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3571         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3572                 __free_pages(page, order);
3573                 page = NULL;
3574         }
3575         return page;
3576 }
3577
3578 /*
3579  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3580  * alloc_kmem_pages.
3581  */
3582 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3583 {
3584         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3585         __free_pages(page, order);
3586 }
3587
3588 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3589 {
3590         if (addr != 0) {
3591                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3592                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3593         }
3594 }
3595
3596 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3597                 size_t size)
3598 {
3599         if (addr) {
3600                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3601                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3602
3603                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3604                 while (used < alloc_end) {
3605                         free_page(used);
3606                         used += PAGE_SIZE;
3607                 }
3608         }
3609         return (void *)addr;
3610 }
3611
3612 /**
3613  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3614  * @size: the number of bytes to allocate
3615  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3616  *
3617  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3618  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3619  * allocate memory in power-of-two pages.
3620  *
3621  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3622  *
3623  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3624  */
3625 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3626 {
3627         unsigned int order = get_order(size);
3628         unsigned long addr;
3629
3630         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3631         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3632 }
3633 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3634
3635 /**
3636  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3637  *                         pages on a node.
3638  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3639  * @size: the number of bytes to allocate
3640  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3641  *
3642  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3643  * back.
3644  */
3645 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3646 {
3647         unsigned int order = get_order(size);
3648         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3649         if (!p)
3650                 return NULL;
3651         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3652 }
3653
3654 /**
3655  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3656  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3657  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3658  *
3659  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3660  */
3661 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3662 {
3663         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3664         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3665
3666         while (addr < end) {
3667                 free_page(addr);
3668                 addr += PAGE_SIZE;
3669         }
3670 }
3671 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3672
3673 /**
3674  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3675  * @offset: The zone index of the highest zone
3676  *
3677  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3678  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3679  * zone, the number of pages is calculated as:
3680  *     managed_pages - high_pages
3681  */
3682 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3683 {
3684         struct zoneref *z;
3685         struct zone *zone;
3686
3687         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3688         unsigned long sum = 0;
3689
3690         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3691
3692         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3693                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3694                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3695                 if (size > high)
3696                         sum += size - high;
3697         }
3698
3699         return sum;
3700 }
3701
3702 /**
3703  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3704  *
3705  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3706  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3707  */
3708 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3709 {
3710         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3711 }
3712 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3713
3714 /**
3715  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3716  *
3717  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3718  * high watermark within all zones.
3719  */
3720 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3721 {
3722         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3723 }
3724
3725 static inline void show_node(struct zone *zone)
3726 {
3727         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3728                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3729 }
3730
3731 long si_mem_available(void)
3732 {
3733         long available;
3734         unsigned long pagecache;
3735         unsigned long wmark_low = 0;
3736         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
3737         struct zone *zone;
3738         int lru;
3739
3740         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
3741                 pages[lru] = global_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
3742
3743         for_each_zone(zone)
3744                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
3745
3746         /*
3747          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
3748          * without causing swapping.
3749          */
3750         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
3751
3752         /*
3753          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
3754          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
3755          * low watermark worth of cache, needs to stay.
3756          */
3757         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
3758         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
3759         available += pagecache;
3760
3761         /*
3762          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
3763          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
3764          */
3765         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
3766                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
3767
3768         if (available < 0)
3769                 available = 0;
3770         return available;
3771 }
3772 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
3773
3774 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3775 {
3776         val->totalram = totalram_pages;
3777         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3778         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3779         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3780         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3781         val->freehigh = nr_free_highpages();
3782         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3783 }
3784
3785 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3786
3787 #ifdef CONFIG_NUMA
3788 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3789 {
3790         int zone_type;          /* needs to be signed */
3791         unsigned long managed_pages = 0;
3792         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3793
3794         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3795                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3796         val->totalram = managed_pages;
3797         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3798         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3799 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3800         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3801         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3802                         NR_FREE_PAGES);
3803 #else
3804         val->totalhigh = 0;
3805         val->freehigh = 0;
3806 #endif
3807         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3808 }
3809 #endif
3810
3811 /*
3812  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3813  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3814  */
3815 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3816 {
3817         bool ret = false;
3818         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3819
3820         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3821                 goto out;
3822
3823         do {
3824                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3825                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3826         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3827 out:
3828         return ret;
3829 }
3830
3831 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3832
3833 static void show_migration_types(unsigned char type)
3834 {
3835         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3836                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3837                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3838                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3839                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3840 #ifdef CONFIG_CMA
3841                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3842 #endif
3843 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3844                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3845 #endif
3846         };
3847         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3848         char *p = tmp;
3849         int i;
3850
3851         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3852                 if (type & (1 << i))
3853                         *p++ = types[i];
3854         }
3855
3856         *p = '\0';
3857         printk("(%s) ", tmp);
3858 }
3859
3860 /*
3861  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3862  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3863  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3864  *
3865  * Bits in @filter:
3866  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3867  *   cpuset.
3868  */
3869 void show_free_areas(unsigned int filter)
3870 {
3871         unsigned long free_pcp = 0;
3872         int cpu;
3873         struct zone *zone;
3874
3875         for_each_populated_zone(zone) {
3876                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3877                         continue;
3878
3879                 for_each_online_cpu(cpu)
3880                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3881         }
3882
3883         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3884                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3885                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3886                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3887                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3888                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3889                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3890                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3891                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3892                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3893                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3894                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3895                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3896                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3897                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3898                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3899                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3900                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3901                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3902                 global_page_state(NR_SHMEM),
3903                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3904                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3905                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3906                 free_pcp,
3907                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3908
3909         for_each_populated_zone(zone) {
3910                 int i;
3911
3912                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3913                         continue;
3914
3915                 free_pcp = 0;
3916                 for_each_online_cpu(cpu)
3917                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3918
3919                 show_node(zone);
3920                 printk("%s"
3921                         " free:%lukB"
3922                         " min:%lukB"
3923                         " low:%lukB"
3924                         " high:%lukB"
3925                         " active_anon:%lukB"
3926                         " inactive_anon:%lukB"
3927                         " active_file:%lukB"
3928                         " inactive_file:%lukB"
3929                         " unevictable:%lukB"
3930                         " isolated(anon):%lukB"
3931                         " isolated(file):%lukB"
3932                         " present:%lukB"
3933                         " managed:%lukB"
3934                         " mlocked:%lukB"
3935                         " dirty:%lukB"
3936                         " writeback:%lukB"
3937                         " mapped:%lukB"
3938                         " shmem:%lukB"
3939                         " slab_reclaimable:%lukB"
3940                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3941                         " kernel_stack:%lukB"
3942                         " pagetables:%lukB"
3943                         " unstable:%lukB"
3944                         " bounce:%lukB"
3945                         " free_pcp:%lukB"
3946                         " local_pcp:%ukB"
3947                         " free_cma:%lukB"
3948                         " writeback_tmp:%lukB"
3949                         " pages_scanned:%lu"
3950                         " all_unreclaimable? %s"
3951                         "\n",
3952                         zone->name,
3953                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3954                         K(min_wmark_pages(zone)),
3955                         K(low_wmark_pages(zone)),
3956                         K(high_wmark_pages(zone)),
3957                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3958                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3959                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3960                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3961                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3962                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3963                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3964                         K(zone->present_pages),
3965                         K(zone->managed_pages),
3966                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3967                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3968                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3969                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3970                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3971                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3972                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3973                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3974                                 THREAD_SIZE / 1024,
3975                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3976                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3977                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3978                         K(free_pcp),
3979                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3980                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3981                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3982                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3983                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3984                         );
3985                 printk("lowmem_reserve[]:");
3986                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3987                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3988                 printk("\n");
3989         }
3990
3991         for_each_populated_zone(zone) {
3992                 unsigned int order;
3993                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3994                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3995
3996                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3997                         continue;
3998                 show_node(zone);
3999                 printk("%s: ", zone->name);
4000
4001                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4002                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4003                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4004                         int type;
4005
4006                         nr[order] = area->nr_free;
4007                         total += nr[order] << order;
4008
4009                         types[order] = 0;
4010                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4011                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4012                                         types[order] |= 1 << type;
4013                         }
4014                 }
4015                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4016                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4017                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4018                         if (nr[order])
4019                                 show_migration_types(types[order]);
4020                 }
4021                 printk("= %lukB\n", K(total));
4022         }
4023
4024         hugetlb_show_meminfo();
4025
4026         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
4027
4028         show_swap_cache_info();
4029 }
4030
4031 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4032 {
4033         zoneref->zone = zone;
4034         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4035 }
4036
4037 /*
4038  * Builds allocation fallback zone lists.
4039  *
4040  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4041  */
4042 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4043                                 int nr_zones)
4044 {
4045         struct zone *zone;
4046         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4047
4048         do {
4049                 zone_type--;
4050                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4051                 if (populated_zone(zone)) {
4052                         zoneref_set_zone(zone,
4053                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4054                         check_highest_zone(zone_type);
4055                 }
4056         } while (zone_type);
4057
4058         return nr_zones;
4059 }
4060
4061
4062 /*
4063  *  zonelist_order:
4064  *  0 = automatic detection of better ordering.
4065  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4066  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4067  *
4068  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4069  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4070  */
4071 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4072 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4073 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4074
4075 /* zonelist order in the kernel.
4076  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4077  */
4078 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4079 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4080
4081
4082 #ifdef CONFIG_NUMA
4083 /* The value user specified ....changed by config */
4084 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4085 /* string for sysctl */
4086 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4087 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4088
4089 /*
4090  * interface for configure zonelist ordering.
4091  * command line option "numa_zonelist_order"
4092  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4093  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4094  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4095  */
4096
4097 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4098 {
4099         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4100                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4101         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4102                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4103         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4104                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4105         } else {
4106                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4107                 return -EINVAL;
4108         }
4109         return 0;
4110 }
4111
4112 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4113 {
4114         int ret;
4115
4116         if (!s)
4117                 return 0;
4118
4119         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4120         if (ret == 0)
4121                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4122
4123         return ret;
4124 }
4125 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4126
4127 /*
4128  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4129  */
4130 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4131                 void __user *buffer, size_t *length,
4132                 loff_t *ppos)
4133 {
4134         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4135         int ret;
4136         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4137
4138         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4139         if (write) {
4140                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4141                         ret = -EINVAL;
4142                         goto out;
4143                 }
4144                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4145         }
4146         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4147         if (ret)
4148                 goto out;
4149         if (write) {
4150                 int oldval = user_zonelist_order;
4151
4152                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4153                 if (ret) {
4154                         /*
4155                          * bogus value.  restore saved string
4156                          */
4157                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4158                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4159                         user_zonelist_order = oldval;
4160                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4161                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4162                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4163                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4164                 }
4165         }
4166 out:
4167         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4168         return ret;
4169 }
4170
4171
4172 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4173 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4174
4175 /**
4176  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4177  * @node: node whose fallback list we're appending
4178  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4179  *
4180  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4181  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4182  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4183  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4184  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4185  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4186  * on them otherwise.
4187  * It returns -1 if no node is found.
4188  */
4189 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4190 {
4191         int n, val;
4192         int min_val = INT_MAX;
4193         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4194         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4195
4196         /* Use the local node if we haven't already */
4197         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4198                 node_set(node, *used_node_mask);
4199                 return node;
4200         }
4201
4202         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4203
4204                 /* Don't want a node to appear more than once */
4205                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4206                         continue;
4207
4208                 /* Use the distance array to find the distance */
4209                 val = node_distance(node, n);
4210
4211                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4212                 val += (n < node);
4213
4214                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4215                 tmp = cpumask_of_node(n);
4216                 if (!cpumask_empty(tmp))
4217                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4218
4219                 /* Slight preference for less loaded node */
4220                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4221                 val += node_load[n];
4222
4223                 if (val < min_val) {
4224                         min_val = val;
4225                         best_node = n;
4226                 }
4227         }
4228
4229         if (best_node >= 0)
4230                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4231
4232         return best_node;
4233 }
4234
4235
4236 /*
4237  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4238  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4239  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4240  */
4241 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4242 {
4243         int j;
4244         struct zonelist *zonelist;
4245
4246         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4247         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4248                 ;
4249         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4250         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4251         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4252 }
4253
4254 /*
4255  * Build gfp_thisnode zonelists
4256  */
4257 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4258 {
4259         int j;
4260         struct zonelist *zonelist;
4261
4262         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4263         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4264         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4265         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4266 }
4267
4268 /*
4269  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4270  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4271  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4272  * may still exist in local DMA zone.
4273  */
4274 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4275
4276 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4277 {
4278         int pos, j, node;
4279         int zone_type;          /* needs to be signed */
4280         struct zone *z;
4281         struct zonelist *zonelist;
4282
4283         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4284         pos = 0;
4285         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4286                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4287                         node = node_order[j];
4288                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4289                         if (populated_zone(z)) {
4290                                 zoneref_set_zone(z,
4291                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4292                                 check_highest_zone(zone_type);
4293                         }
4294                 }
4295         }
4296         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4297         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4298 }
4299
4300 #if defined(CONFIG_64BIT)
4301 /*
4302  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4303  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4304  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4305  */
4306 static int default_zonelist_order(void)
4307 {
4308         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4309 }
4310 #else
4311 /*
4312  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4313  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4314  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4315  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4316  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4317  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4318  */
4319 static int default_zonelist_order(void)
4320 {
4321         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4322 }
4323 #endif /* CONFIG_64BIT */
4324
4325 static void set_zonelist_order(void)
4326 {
4327         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4328                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4329         else
4330                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4331 }
4332
4333 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4334 {
4335         int i, node, load;
4336         nodemask_t used_mask;
4337         int local_node, prev_node;
4338         struct zonelist *zonelist;
4339         unsigned int order = current_zonelist_order;
4340
4341         /* initialize zonelists */
4342         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4343                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4344                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4345                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4346         }
4347
4348         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4349         local_node = pgdat->node_id;
4350         load = nr_online_nodes;
4351         prev_node = local_node;
4352         nodes_clear(used_mask);
4353
4354         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4355         i = 0;
4356
4357         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4358                 /*
4359                  * We don't want to pressure a particular node.
4360                  * So adding penalty to the first node in same
4361                  * distance group to make it round-robin.
4362                  */
4363                 if (node_distance(local_node, node) !=
4364                     node_distance(local_node, prev_node))
4365                         node_load[node] = load;
4366
4367                 prev_node = node;
4368                 load--;
4369                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4370                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4371                 else
4372                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4373         }
4374
4375         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4376                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4377                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4378         }
4379
4380         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4381 }
4382
4383 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4384 /*
4385  * Return node id of node used for "local" allocations.
4386  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4387  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4388  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4389  */
4390 int local_memory_node(int node)
4391 {
4392         struct zone *zone;
4393
4394         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4395                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4396                                    NULL,
4397                                    &zone);
4398         return zone->node;
4399 }
4400 #endif
4401
4402 #else   /* CONFIG_NUMA */
4403
4404 static void set_zonelist_order(void)
4405 {
4406         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4407 }
4408
4409 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4410 {
4411         int node, local_node;
4412         enum zone_type j;
4413         struct zonelist *zonelist;
4414
4415         local_node = pgdat->node_id;
4416
4417         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4418         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4419
4420         /*
4421          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4422          * of all the other nodes.
4423          * We don't want to pressure a particular node, so when
4424          * building the zones for node N, we make sure that the
4425          * zones coming right after the local ones are those from
4426          * node N+1 (modulo N)
4427          */
4428         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4429                 if (!node_online(node))
4430                         continue;
4431                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4432         }
4433         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4434                 if (!node_online(node))
4435                         continue;
4436                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4437         }
4438
4439         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4440         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4441 }
4442
4443 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4444
4445 /*
4446  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4447  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4448  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4449  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4450  * with interrupts disabled.
4451  *
4452  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4453  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4454  * hotplugged processors.
4455  *
4456  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4457  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4458  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4459  */
4460 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4461 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4462 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4463
4464 /*
4465  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4466  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4467  */
4468 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4469
4470 /* return values int ....just for stop_machine() */
4471 static int __build_all_zonelists(void *data)
4472 {
4473         int nid;
4474         int cpu;
4475         pg_data_t *self = data;
4476
4477 #ifdef CONFIG_NUMA
4478         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4479 #endif
4480
4481         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4482                 build_zonelists(self);
4483         }
4484
4485         for_each_online_node(nid) {
4486                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4487
4488                 build_zonelists(pgdat);
4489         }
4490
4491         /*
4492          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4493          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4494          * each zone will be allocated later when the per cpu
4495          * allocator is available.
4496          *
4497          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4498          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4499          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4500          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4501          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4502          * (a chicken-egg dilemma).
4503          */
4504         for_each_possible_cpu(cpu) {
4505                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4506
4507 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4508                 /*
4509                  * We now know the "local memory node" for each node--
4510                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4511                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4512                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4513                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4514                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4515                  */
4516                 if (cpu_online(cpu))
4517                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4518 #endif
4519         }
4520
4521         return 0;
4522 }
4523
4524 static noinline void __init
4525 build_all_zonelists_init(void)
4526 {
4527         __build_all_zonelists(NULL);
4528         mminit_verify_zonelist();
4529         cpuset_init_current_mems_allowed();
4530 }
4531
4532 /*
4533  * Called with zonelists_mutex held always
4534  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4535  *
4536  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4537  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4538  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4539  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4540  */
4541 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4542 {
4543         set_zonelist_order();
4544
4545         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4546                 build_all_zonelists_init();
4547         } else {
4548 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4549                 if (zone)
4550                         setup_zone_pageset(zone);
4551 #endif
4552                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4553                    of zonelist */
4554                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4555                 /* cpuset refresh routine should be here */
4556         }
4557         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4558         /*
4559          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4560          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4561          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4562          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4563          * disabled and enable it later
4564          */
4565         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4566                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4567         else
4568                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4569
4570         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
4571                 nr_online_nodes,
4572                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4573                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4574                 vm_total_pages);
4575 #ifdef CONFIG_NUMA
4576         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4577 #endif
4578 }
4579
4580 /*
4581  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4582  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4583  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4584  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4585  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4586  * conservative, even though it seems large.
4587  *
4588  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4589  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4590  */
4591 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4592
4593 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4594 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4595 {
4596         unsigned long size = 1;
4597
4598         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4599
4600         while (size < pages)
4601                 size <<= 1;
4602
4603         /*
4604          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4605          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4606          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4607          */
4608         size = min(size, 4096UL);
4609
4610         return max(size, 4UL);
4611 }
4612 #else
4613 /*
4614  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4615  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4616  *
4617  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4618  *
4619  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4620  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4621  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4622  *
4623  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4624  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4625  *
4626  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4627  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4628  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4629  */
4630 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4631 {
4632         return 4096UL;
4633 }
4634 #endif
4635
4636 /*
4637  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4638  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4639  * hash function before the remainder is taken.
4640  */
4641 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4642 {
4643         return ffz(~size);
4644 }
4645
4646 /*
4647  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4648  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4649  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4650  */
4651 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4652                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4653 {
4654         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4655         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4656         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4657         unsigned long pfn;
4658         unsigned long nr_initialised = 0;
4659 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4660         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4661 #endif
4662
4663         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4664                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4665
4666         /*
4667          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4668          * memory
4669          */
4670         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4671                 start_pfn += altmap->reserve;
4672
4673         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4674                 /*
4675                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4676                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4677                  */
4678                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4679                         goto not_early;
4680
4681                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4682                         continue;
4683                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4684                         continue;
4685                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4686                         break;
4687
4688 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4689                 /*
4690                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4691                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4692                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4693                  */
4694                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4695                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4696                                 continue;
4697
4698                 /*
4699                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4700                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4701                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4702                  */
4703                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4704                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4705                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4706                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4707                                                 break;
4708                                 r = tmp;
4709                         }
4710                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4711                             memblock_is_mirror(r)) {
4712                                 /* already initialized as NORMAL */
4713                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4714                                 continue;
4715                         }
4716                 }
4717 #endif
4718
4719 not_early:
4720                 /*
4721                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4722                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4723                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4724                  * the address space during boot when many long-lived
4725                  * kernel allocations are made.
4726                  *
4727                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4728                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4729                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4730                  * pfn out of zone.
4731                  */
4732                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4733                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4734
4735                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4736                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4737                 } else {
4738                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4739                 }
4740         }
4741 }
4742
4743 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4744 {
4745         unsigned int order, t;
4746         for_each_migratetype_order(order, t) {
4747                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4748                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4749         }
4750 }
4751
4752 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4753 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4754         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4755 #endif
4756
4757 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4758 {
4759 #ifdef CONFIG_MMU
4760         int batch;
4761
4762         /*
4763          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4764          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4765          *
4766          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4767          */
4768         batch = zone->managed_pages / 1024;
4769         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4770                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4771         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4772         if (batch < 1)
4773                 batch = 1;
4774
4775         /*
4776          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4777          * of 2 value was found to be more likely to have
4778          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4779          *
4780          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4781          * batches of pages, one task can end up with a lot
4782          * of pages of one half of the possible page colors
4783          * and the other with pages of the other colors.
4784          */
4785         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4786
4787         return batch;
4788
4789 #else
4790         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4791          * conditions.
4792          *
4793          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4794          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4795          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4796          *
4797          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4798          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4799          * can be a significant delay between the individual batches being
4800          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4801          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4802          */
4803         return 0;
4804 #endif
4805 }
4806
4807 /*
4808  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4809  * ->batch must never be higher then ->high.
4810  * The following function updates them in a safe manner without read side
4811  * locking.
4812  *
4813  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4814  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4815  *
4816  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4817  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4818  * exist).
4819  */
4820 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4821                 unsigned long batch)
4822 {
4823        /* start with a fail safe value for batch */
4824         pcp->batch = 1;
4825         smp_wmb();
4826
4827        /* Update high, then batch, in order */
4828         pcp->high = high;
4829         smp_wmb();
4830
4831         pcp->batch = batch;
4832 }
4833
4834 /* a companion to pageset_set_high() */
4835 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4836 {
4837         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4838 }
4839
4840 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4841 {
4842         struct per_cpu_pages *pcp;
4843         int migratetype;
4844
4845         memset(p, 0, sizeof(*p));
4846
4847         pcp = &p->pcp;
4848         pcp->count = 0;
4849         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4850                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4851 }
4852
4853 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4854 {
4855         pageset_init(p);
4856         pageset_set_batch(p, batch);
4857 }
4858
4859 /*
4860  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4861  * to the value high for the pageset p.
4862  */
4863 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4864                                 unsigned long high)
4865 {
4866         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4867         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4868                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4869
4870         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4871 }
4872
4873 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4874                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4875 {
4876         if (percpu_pagelist_fraction)
4877                 pageset_set_high(pcp,
4878                         (zone->managed_pages /
4879                                 percpu_pagelist_fraction));
4880         else
4881                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4882 }
4883
4884 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4885 {
4886         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4887
4888         pageset_init(pcp);
4889         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4890 }
4891
4892 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4893 {
4894         int cpu;
4895         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4896         for_each_possible_cpu(cpu)
4897                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4898 }
4899
4900 /*
4901  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4902  * Before this call only boot pagesets were available.
4903  */
4904 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4905 {
4906         struct zone *zone;
4907
4908         for_each_populated_zone(zone)
4909                 setup_zone_pageset(zone);
4910 }
4911
4912 static noinline __init_refok
4913 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4914 {
4915         int i;
4916         size_t alloc_size;
4917
4918         /*
4919          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4920          * per zone.
4921          */
4922         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4923                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4924         zone->wait_table_bits =
4925                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4926         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4927                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4928
4929         if (!slab_is_available()) {
4930                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4931                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4932                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4933         } else {
4934                 /*
4935                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4936                  * via memory hot-add.
4937                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4938                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4939                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4940                  * node itself as well.
4941                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4942                  * necessary.
4943                  */
4944                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4945         }
4946         if (!zone->wait_table)
4947                 return -ENOMEM;
4948
4949         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4950                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4951
4952         return 0;
4953 }
4954
4955 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4956 {
4957         /*
4958          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4959          * relies on the ability of the linker to provide the
4960          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4961          */
4962         zone->pageset = &boot_pageset;
4963
4964         if (populated_zone(zone))
4965                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4966                         zone->name, zone->present_pages,
4967                                          zone_batchsize(zone));
4968 }
4969
4970 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4971                                         unsigned long zone_start_pfn,
4972                                         unsigned long size)
4973 {
4974         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4975         int ret;
4976         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4977         if (ret)
4978                 return ret;
4979         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4980
4981         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4982
4983         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4984                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4985                         pgdat->node_id,
4986                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4987                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4988
4989         zone_init_free_lists(zone);
4990
4991         return 0;
4992 }
4993
4994 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4995 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4996
4997 /*
4998  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4999  */
5000 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5001                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5002 {
5003         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5004         int nid;
5005
5006         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5007                 return state->last_nid;
5008
5009         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5010         if (nid != -1) {
5011                 state->last_start = start_pfn;
5012                 state->last_end = end_pfn;
5013                 state->last_nid = nid;
5014         }
5015
5016         return nid;
5017 }
5018 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5019
5020 /**
5021  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5022  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5023  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5024  *
5025  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5026  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5027  * memblock_free_early_nid() manually.
5028  */
5029 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5030 {
5031         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5032         int i, this_nid;
5033
5034         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5035                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5036                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5037
5038                 if (start_pfn < end_pfn)
5039                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5040                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5041                                         this_nid);
5042         }
5043 }
5044
5045 /**
5046  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5047  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5048  *
5049  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5050  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5051  */
5052 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5053 {
5054         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5055         int i, this_nid;
5056
5057         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5058                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5059 }
5060
5061 /**
5062  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5063  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5064  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5065  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5066  *
5067  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5068  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5069  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5070  * PFNs will be 0.
5071  */
5072 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5073                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5074 {
5075         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5076         int i;
5077
5078         *start_pfn = -1UL;
5079         *end_pfn = 0;
5080
5081         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5082                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5083                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5084         }
5085
5086         if (*start_pfn == -1UL)
5087                 *start_pfn = 0;
5088 }
5089
5090 /*
5091  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5092  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5093  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5094  */
5095 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5096 {
5097         int zone_index;
5098         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5099                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5100                         continue;
5101
5102                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5103                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5104                         break;
5105         }
5106
5107         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5108         movable_zone = zone_index;
5109 }
5110
5111 /*
5112  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5113  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5114  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5115  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5116  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5117  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5118  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5119  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5120  */
5121 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5122                                         unsigned long zone_type,
5123                                         unsigned long node_start_pfn,
5124                                         unsigned long node_end_pfn,
5125                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5126                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5127 {
5128         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5129         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5130                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5131                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5132                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5133                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5134                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5135
5136                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5137                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5138                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5139         }
5140 }
5141
5142 /*
5143  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5144  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5145  */
5146 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5147                                         unsigned long zone_type,
5148                                         unsigned long node_start_pfn,
5149                                         unsigned long node_end_pfn,
5150                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5151                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5152                                         unsigned long *ignored)
5153 {
5154         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5155         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5156                 return 0;
5157
5158         /* Get the start and end of the zone */
5159         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5160         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5161         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5162                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5163                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5164
5165         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5166         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5167                 return 0;
5168
5169         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5170         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5171         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5172
5173         /* Return the spanned pages */
5174         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5175 }
5176
5177 /*
5178  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5179  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5180  */
5181 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5182                                 unsigned long range_start_pfn,
5183                                 unsigned long range_end_pfn)
5184 {
5185         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5186         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5187         int i;
5188
5189         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5190                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5191                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5192                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5193         }
5194         return nr_absent;
5195 }
5196
5197 /**
5198  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5199  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5200  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5201  *
5202  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5203  */
5204 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5205                                                         unsigned long end_pfn)
5206 {
5207         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5208 }
5209
5210 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5211 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5212                                         unsigned long zone_type,
5213                                         unsigned long node_start_pfn,
5214                                         unsigned long node_end_pfn,
5215                                         unsigned long *ignored)
5216 {
5217         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5218         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5219         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5220         unsigned long nr_absent;
5221
5222         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5223         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5224                 return 0;
5225
5226         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5227         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5228
5229         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5230                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5231                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5232         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5233
5234         /*
5235          * ZONE_MOVABLE handling.
5236          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5237          * and vice versa.
5238          */
5239         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5240                 if (mirrored_kernelcore) {
5241                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5242                         struct memblock_region *r;
5243
5244                         for_each_memblock(memory, r) {
5245                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5246                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5247                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5248                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5249
5250                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5251                                     memblock_is_mirror(r))
5252                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5253
5254                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5255                                     !memblock_is_mirror(r))
5256                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5257                         }
5258                 } else {
5259                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5260                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5261                 }
5262         }
5263
5264         return nr_absent;
5265 }
5266
5267 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5268 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5269                                         unsigned long zone_type,
5270                                         unsigned long node_start_pfn,
5271                                         unsigned long node_end_pfn,
5272                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5273                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5274                                         unsigned long *zones_size)
5275 {
5276         unsigned int zone;
5277
5278         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5279         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5280                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5281
5282         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5283
5284         return zones_size[zone_type];
5285 }
5286
5287 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5288                                                 unsigned long zone_type,
5289                                                 unsigned long node_start_pfn,
5290                                                 unsigned long node_end_pfn,
5291                                                 unsigned long *zholes_size)
5292 {
5293         if (!zholes_size)
5294                 return 0;
5295
5296         return zholes_size[zone_type];
5297 }
5298
5299 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5300
5301 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5302                                                 unsigned long node_start_pfn,
5303                                                 unsigned long node_end_pfn,
5304                                                 unsigned long *zones_size,
5305                                                 unsigned long *zholes_size)
5306 {
5307         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5308         enum zone_type i;
5309
5310         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5311                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5312                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5313                 unsigned long size, real_size;
5314
5315                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5316                                                   node_start_pfn,
5317                                                   node_end_pfn,
5318                                                   &zone_start_pfn,
5319                                                   &zone_end_pfn,
5320                                                   zones_size);
5321                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5322                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5323                                                   zholes_size);
5324                 if (size)
5325                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5326                 else
5327                         zone->zone_start_pfn = 0;
5328                 zone->spanned_pages = size;
5329                 zone->present_pages = real_size;
5330
5331                 totalpages += size;
5332                 realtotalpages += real_size;
5333         }
5334
5335         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5336         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5337         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5338                                                         realtotalpages);
5339 }
5340
5341 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5342 /*
5343  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5344  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5345  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5346  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5347  * bytes.
5348  */
5349 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5350 {
5351         unsigned long usemapsize;
5352
5353         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5354         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5355         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5356         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5357         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5358
5359         return usemapsize / 8;
5360 }
5361
5362 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5363                                 struct zone *zone,
5364                                 unsigned long zone_start_pfn,
5365                                 unsigned long zonesize)
5366 {
5367         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5368         zone->pageblock_flags = NULL;
5369         if (usemapsize)
5370                 zone->pageblock_flags =
5371                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5372                                                          pgdat->node_id);
5373 }
5374 #else
5375 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5376                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5377 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5378
5379 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5380
5381 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5382 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5383 {
5384         unsigned int order;
5385
5386         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5387         if (pageblock_order)
5388                 return;
5389
5390         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5391                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5392         else
5393                 order = MAX_ORDER - 1;
5394
5395         /*
5396          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5397          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5398          * powerpc.
5399          */
5400         pageblock_order = order;
5401 }
5402 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5403
5404 /*
5405  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5406  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5407  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5408  * the kernel config
5409  */
5410 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5411 {
5412 }
5413
5414 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5415
5416 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5417                                                    unsigned long present_pages)
5418 {
5419         unsigned long pages = spanned_pages;
5420
5421         /*
5422          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5423          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5424          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5425          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5426          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5427          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5428          */
5429         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5430             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5431                 pages = present_pages;
5432
5433         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5434 }
5435
5436 /*
5437  * Set up the zone data structures:
5438  *   - mark all pages reserved
5439  *   - mark all memory queues empty
5440  *   - clear the memory bitmaps
5441  *
5442  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5443  */
5444 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5445 {
5446         enum zone_type j;
5447         int nid = pgdat->node_id;
5448         int ret;
5449
5450         pgdat_resize_init(pgdat);
5451 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5452         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5453         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5454         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5455 #endif
5456 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5457         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5458         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5459         pgdat->split_queue_len = 0;
5460 #endif
5461         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5462         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5463 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5464         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5465 #endif
5466         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5467
5468         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5469                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5470                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5471                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5472
5473                 size = zone->spanned_pages;
5474                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5475
5476                 /*
5477                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5478                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5479                  * and per-cpu initialisations
5480                  */
5481                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5482                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5483                         if (freesize >= memmap_pages) {
5484                                 freesize -= memmap_pages;
5485                                 if (memmap_pages)
5486                                         printk(KERN_DEBUG
5487                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5488                                                zone_names[j], memmap_pages);
5489                         } else
5490                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5491                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5492                 }
5493
5494                 /* Account for reserved pages */
5495                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5496                         freesize -= dma_reserve;
5497                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5498                                         zone_names[0], dma_reserve);
5499                 }
5500
5501                 if (!is_highmem_idx(j))
5502                         nr_kernel_pages += freesize;
5503                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5504                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5505                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5506                 nr_all_pages += freesize;
5507
5508                 /*
5509                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5510                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5511                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5512                  */
5513                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5514 #ifdef CONFIG_NUMA
5515                 zone->node = nid;
5516                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5517                                                 / 100;
5518                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5519 #endif
5520                 zone->name = zone_names[j];
5521                 spin_lock_init(&zone->lock);
5522                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5523                 zone_seqlock_init(zone);
5524                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5525                 zone_pcp_init(zone);
5526
5527                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5528                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5529
5530                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5531                 if (!size)
5532                         continue;
5533
5534                 set_pageblock_order();
5535                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5536                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5537                 BUG_ON(ret);
5538                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5539         }
5540 }
5541
5542 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5543 {
5544         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5545         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5546
5547         /* Skip empty nodes */
5548         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5549                 return;
5550
5551 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5552         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5553         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5554         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5555         if (!pgdat->node_mem_map) {
5556                 unsigned long size, end;
5557                 struct page *map;
5558
5559                 /*
5560                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5561                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5562                  * for the buddy allocator to function correctly.
5563                  */
5564                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5565                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5566                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5567                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5568                 if (!map)
5569                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5570                                                                pgdat->node_id);
5571                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5572         }
5573 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5574         /*
5575          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5576          */
5577         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5578                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5579 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5580                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5581                         mem_map -= offset;
5582 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5583         }
5584 #endif
5585 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5586 }
5587
5588 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5589                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5590 {
5591         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5592         unsigned long start_pfn = 0;
5593         unsigned long end_pfn = 0;
5594
5595         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5596         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5597
5598         reset_deferred_meminit(pgdat);
5599         pgdat->node_id = nid;
5600         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5601 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5602         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5603         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5604                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5605                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5606 #else
5607         start_pfn = node_start_pfn;
5608 #endif
5609         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5610                                   zones_size, zholes_size);
5611
5612         alloc_node_mem_map(pgdat);
5613 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5614         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5615                 nid, (unsigned long)pgdat,
5616                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5617 #endif
5618
5619         free_area_init_core(pgdat);
5620 }
5621
5622 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5623
5624 #if MAX_NUMNODES > 1
5625 /*
5626  * Figure out the number of possible node ids.
5627  */
5628 void __init setup_nr_node_ids(void)
5629 {
5630         unsigned int highest;
5631
5632         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5633         nr_node_ids = highest + 1;
5634 }
5635 #endif
5636
5637 /**
5638  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5639  *
5640  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5641  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5642  * all the nodes.
5643  *
5644  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5645  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5646  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5647  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5648  *
5649  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5650  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5651  * populated node map.
5652  *
5653  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5654  * requirement (single node).
5655  */
5656 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5657 {
5658         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5659         unsigned long start, end, mask;
5660         int last_nid = -1;
5661         int i, nid;
5662
5663         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5664                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5665                         last_nid = nid;
5666                         last_end = end;
5667                         continue;
5668                 }
5669
5670                 /*
5671                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5672                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5673                  * too coarse to separate the current node from the last.
5674                  */
5675                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5676                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5677                         mask <<= 1;
5678
5679                 /* accumulate all internode masks */
5680                 accl_mask |= mask;
5681         }
5682
5683         /* convert mask to number of pages */
5684         return ~accl_mask + 1;
5685 }
5686
5687 /* Find the lowest pfn for a node */
5688 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5689 {
5690         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5691         unsigned long start_pfn;
5692         int i;
5693
5694         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5695                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5696
5697         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5698                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5699                 return 0;
5700         }
5701
5702         return min_pfn;
5703 }
5704
5705 /**
5706  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5707  *
5708  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5709  * memblock_set_node().
5710  */
5711 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5712 {
5713         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5714 }
5715
5716 /*
5717  * early_calculate_totalpages()
5718  * Sum pages in active regions for movable zone.
5719  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5720  */
5721 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5722 {
5723         unsigned long totalpages = 0;
5724         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5725         int i, nid;
5726
5727         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5728                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5729
5730                 totalpages += pages;
5731                 if (pages)
5732                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5733         }
5734         return totalpages;
5735 }
5736
5737 /*
5738  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5739  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5740  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5741  * others
5742  */
5743 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5744 {
5745         int i, nid;
5746         unsigned long usable_startpfn;
5747         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5748         /* save the state before borrow the nodemask */
5749         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5750         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5751         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5752         struct memblock_region *r;
5753
5754         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5755         find_usable_zone_for_movable();
5756
5757         /*
5758          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5759          * options.
5760          */
5761         if (movable_node_is_enabled()) {
5762                 for_each_memblock(memory, r) {
5763                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5764                                 continue;
5765
5766                         nid = r->nid;
5767
5768                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5769                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5770                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5771                                 usable_startpfn;
5772                 }
5773
5774                 goto out2;
5775         }
5776
5777         /*
5778          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5779          */
5780         if (mirrored_kernelcore) {
5781                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5782
5783                 for_each_memblock(memory, r) {
5784                         if (memblock_is_mirror(r))
5785                                 continue;
5786
5787                         nid = r->nid;
5788
5789                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5790
5791                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5792                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5793                                 continue;
5794                         }
5795
5796                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5797                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5798                                 usable_startpfn;
5799                 }
5800
5801                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5802                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5803
5804                 goto out2;
5805         }
5806
5807         /*
5808          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5809          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5810          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5811          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5812          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5813          * what movablecore would have allowed.
5814          */
5815         if (required_movablecore) {
5816                 unsigned long corepages;
5817
5818                 /*
5819                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5820                  * was requested by the user
5821                  */
5822                 required_movablecore =
5823                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5824                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5825                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5826
5827                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5828         }
5829
5830         /*
5831          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5832          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5833          */
5834         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5835                 goto out;
5836
5837         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5838         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5839
5840 restart:
5841         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5842         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5843         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5844                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5845
5846                 /*
5847                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5848                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5849                  * amount of memory for the kernel
5850                  */
5851                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5852                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5853
5854                 /*
5855                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5856                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5857                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5858                  */
5859                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5860
5861                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5862                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5863                         unsigned long size_pages;
5864
5865                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5866                         if (start_pfn >= end_pfn)
5867                                 continue;
5868
5869                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5870                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5871                                 unsigned long kernel_pages;
5872                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5873                                                                 - start_pfn;
5874
5875                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5876                                                         kernelcore_remaining);
5877                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5878                                                         required_kernelcore);
5879
5880                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5881                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5882
5883                                         /*
5884                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5885                                          * that if we have to rebalance
5886                                          * kernelcore across nodes, we will
5887                                          * not double account here
5888                                          */
5889                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5890                                         continue;
5891                                 }
5892                                 start_pfn = usable_startpfn;
5893                         }
5894
5895                         /*
5896                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5897                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5898                          * number of pages used as kernelcore
5899                          */
5900                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5901                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5902                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5903                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5904
5905                         /*
5906                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5907                          * break if the kernelcore for this node has been
5908                          * satisfied
5909                          */
5910                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5911                                                                 size_pages);
5912                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5913                         if (!kernelcore_remaining)
5914                                 break;
5915                 }
5916         }
5917
5918         /*
5919          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5920          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5921          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5922          * satisfied
5923          */
5924         usable_nodes--;
5925         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5926                 goto restart;
5927
5928 out2:
5929         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5930         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5931                 zone_movable_pfn[nid] =
5932                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5933
5934 out:
5935         /* restore the node_state */
5936         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5937 }
5938
5939 /* Any regular or high memory on that node ? */
5940 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5941 {
5942         enum zone_type zone_type;
5943
5944         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5945                 return;
5946
5947         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5948                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5949                 if (populated_zone(zone)) {
5950                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5951                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5952                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5953                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5954                         break;
5955                 }
5956         }
5957 }
5958
5959 /**
5960  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5961  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5962  *
5963  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5964  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5965  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5966  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5967  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5968  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5969  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5970  * at arch_max_dma_pfn.
5971  */
5972 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5973 {
5974         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5975         int i, nid;
5976
5977         /* Record where the zone boundaries are */
5978         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5979                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5980         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5981                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5982         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5983         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5984         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5985                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5986                         continue;
5987                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5988                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5989                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5990                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5991         }
5992         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5993         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5994
5995         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5996         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5997         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5998
5999         /* Print out the zone ranges */
6000         pr_info("Zone ranges:\n");
6001         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6002                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6003                         continue;
6004                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6005                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6006                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6007                         pr_cont("empty\n");
6008                 else
6009                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6010                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6011                                         << PAGE_SHIFT,
6012                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6013                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6014         }
6015
6016         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6017         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6018         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6019                 if (zone_movable_pfn[i])
6020                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6021                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6022         }
6023
6024         /* Print out the early node map */
6025         pr_info("Early memory node ranges\n");
6026         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6027                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6028                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6029                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6030
6031         /* Initialise every node */
6032         mminit_verify_pageflags_layout();
6033         setup_nr_node_ids();
6034         for_each_online_node(nid) {
6035                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6036                 free_area_init_node(nid, NULL,
6037                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6038
6039                 /* Any memory on that node */
6040                 if (pgdat->node_present_pages)
6041                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6042                 check_for_memory(pgdat, nid);
6043         }
6044 }
6045
6046 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6047 {
6048         unsigned long long coremem;
6049         if (!p)
6050                 return -EINVAL;
6051
6052         coremem = memparse(p, &p);
6053         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6054
6055         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6056         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6057
6058         return 0;
6059 }
6060
6061 /*
6062  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6063  * cannot be reclaimed or migrated.
6064  */
6065 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6066 {
6067         /* parse kernelcore=mirror */
6068         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6069                 mirrored_kernelcore = true;
6070                 return 0;
6071         }
6072
6073         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6074 }
6075
6076 /*
6077  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6078  * can be reclaimed or migrated.
6079  */
6080 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6081 {
6082         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6083 }
6084
6085 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6086 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6087
6088 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6089
6090 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6091 {
6092         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6093         page_zone(page)->managed_pages += count;
6094         totalram_pages += count;
6095 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6096         if (PageHighMem(page))
6097                 totalhigh_pages += count;
6098 #endif
6099         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6100 }
6101 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6102
6103 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6104 {
6105         void *pos;
6106         unsigned long pages = 0;
6107
6108         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6109         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6110         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6111                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6112                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6113                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6114         }
6115
6116         if (pages && s)
6117                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6118                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6119
6120         return pages;
6121 }
6122 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6123
6124 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6125 void free_highmem_page(struct page *page)
6126 {
6127         __free_reserved_page(page);
6128         totalram_pages++;
6129         page_zone(page)->managed_pages++;
6130         totalhigh_pages++;
6131 }
6132 #endif
6133
6134
6135 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6136 {
6137         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6138         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6139
6140         physpages = get_num_physpages();
6141         codesize = _etext - _stext;
6142         datasize = _edata - _sdata;
6143         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6144         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6145         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6146         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6147
6148         /*
6149          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6150          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6151          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6152          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6153          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6154          */
6155 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6156         do { \
6157                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6158                         size -= adj; \
6159         } while (0)
6160
6161         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6162                      _sinittext, init_code_size);
6163         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6164         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6165         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6166         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6167
6168 #undef  adj_init_size
6169
6170         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6171 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6172                 ", %luK highmem"
6173 #endif
6174                 "%s%s)\n",
6175                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6176                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6177                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6178                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6179                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6180                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6181 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6182                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6183 #endif
6184                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6185 }
6186
6187 /**
6188  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6189  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6190  *
6191  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6192  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6193  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6194  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6195  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6196  * smaller per-cpu batchsize.
6197  */
6198 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6199 {
6200         dma_reserve = new_dma_reserve;
6201 }
6202
6203 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6204 {
6205         free_area_init_node(0, zones_size,
6206                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6207 }
6208
6209 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6210                                  unsigned long action, void *hcpu)
6211 {
6212         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6213
6214         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6215                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6216                 drain_pages(cpu);
6217
6218                 /*
6219                  * Spill the event counters of the dead processor
6220                  * into the current processors event counters.
6221                  * This artificially elevates the count of the current
6222                  * processor.
6223                  */
6224                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6225
6226                 /*
6227                  * Zero the differential counters of the dead processor
6228                  * so that the vm statistics are consistent.
6229                  *
6230                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6231                  * race with what we are doing.
6232                  */
6233                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6234         }
6235         return NOTIFY_OK;
6236 }
6237
6238 void __init page_alloc_init(void)
6239 {
6240         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6241 }
6242
6243 /*
6244  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6245  *      or min_free_kbytes changes.
6246  */
6247 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6248 {
6249         struct pglist_data *pgdat;
6250         unsigned long reserve_pages = 0;
6251         enum zone_type i, j;
6252
6253         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6254                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6255                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6256                         long max = 0;
6257
6258                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6259                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6260                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6261                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6262                         }
6263
6264                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6265                         max += high_wmark_pages(zone);
6266
6267                         if (max > zone->managed_pages)
6268                                 max = zone->managed_pages;
6269
6270                         zone->totalreserve_pages = max;
6271
6272                         reserve_pages += max;
6273                 }
6274         }
6275         totalreserve_pages = reserve_pages;
6276 }
6277
6278 /*
6279  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6280  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6281  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6282  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6283  */
6284 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6285 {
6286         struct pglist_data *pgdat;
6287         enum zone_type j, idx;
6288
6289         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6290                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6291                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6292                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6293
6294                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6295
6296                         idx = j;
6297                         while (idx) {
6298                                 struct zone *lower_zone;
6299
6300                                 idx--;
6301
6302                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6303                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6304
6305                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6306                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6307                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6308                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6309                         }
6310                 }
6311         }
6312
6313         /* update totalreserve_pages */
6314         calculate_totalreserve_pages();
6315 }
6316
6317 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6318 {
6319         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6320         unsigned long lowmem_pages = 0;
6321         struct zone *zone;
6322         unsigned long flags;
6323
6324         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6325         for_each_zone(zone) {
6326                 if (!is_highmem(zone))
6327                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6328         }
6329
6330         for_each_zone(zone) {
6331                 u64 tmp;
6332
6333                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6334                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6335                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6336                 if (is_highmem(zone)) {
6337                         /*
6338                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6339                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6340                          * value here.
6341                          *
6342                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6343                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6344                          * not be capped for highmem.
6345                          */
6346                         unsigned long min_pages;
6347
6348                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6349                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6350                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6351                 } else {
6352                         /*
6353                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6354                          * proportionate to the zone's size.
6355                          */
6356                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6357                 }
6358
6359                 /*
6360                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6361                  * scale factor in proportion to available memory, but
6362                  * ensure a minimum size on small systems.
6363                  */
6364                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6365                             mult_frac(zone->managed_pages,
6366                                       watermark_scale_factor, 10000));
6367
6368                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6369                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6370
6371                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6372                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6373                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6374
6375                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6376         }
6377
6378         /* update totalreserve_pages */
6379         calculate_totalreserve_pages();
6380 }
6381
6382 /**
6383  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6384  * or when memory is hot-{added|removed}
6385  *
6386  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6387  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6388  */
6389 void setup_per_zone_wmarks(void)
6390 {
6391         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6392         __setup_per_zone_wmarks();
6393         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6394 }
6395
6396 /*
6397  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6398  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6399  * to be referenced again before it is swapped out.
6400  *
6401  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6402  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6403  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6404  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6405  *
6406  * total     target    max
6407  * memory    ratio     inactive anon
6408  * -------------------------------------
6409  *   10MB       1         5MB
6410  *  100MB       1        50MB
6411  *    1GB       3       250MB
6412  *   10GB      10       0.9GB
6413  *  100GB      31         3GB
6414  *    1TB     101        10GB
6415  *   10TB     320        32GB
6416  */
6417 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6418 {
6419         unsigned int gb, ratio;
6420
6421         /* Zone size in gigabytes */
6422         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6423         if (gb)
6424                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6425         else
6426                 ratio = 1;
6427
6428         zone->inactive_ratio = ratio;
6429 }
6430
6431 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6432 {
6433         struct zone *zone;
6434
6435         for_each_zone(zone)
6436                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6437 }
6438
6439 /*
6440  * Initialise min_free_kbytes.
6441  *
6442  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6443  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6444  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6445  *
6446  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6447  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6448  *
6449  * which yields
6450  *
6451  * 16MB:        512k
6452  * 32MB:        724k
6453  * 64MB:        1024k
6454  * 128MB:       1448k
6455  * 256MB:       2048k
6456  * 512MB:       2896k
6457  * 1024MB:      4096k
6458  * 2048MB:      5792k
6459  * 4096MB:      8192k
6460  * 8192MB:      11584k
6461  * 16384MB:     16384k
6462  */
6463 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6464 {
6465         unsigned long lowmem_kbytes;
6466         int new_min_free_kbytes;
6467
6468         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6469         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6470
6471         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6472                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6473                 if (min_free_kbytes < 128)
6474                         min_free_kbytes = 128;
6475                 if (min_free_kbytes > 65536)
6476                         min_free_kbytes = 65536;
6477         } else {
6478                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6479                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6480         }
6481         setup_per_zone_wmarks();
6482         refresh_zone_stat_thresholds();
6483         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6484         setup_per_zone_inactive_ratio();
6485         return 0;
6486 }
6487 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6488
6489 /*
6490  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6491  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6492  *      changes.
6493  */
6494 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6495         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6496 {
6497         int rc;
6498
6499         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6500         if (rc)
6501                 return rc;
6502
6503         if (write) {
6504                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6505                 setup_per_zone_wmarks();
6506         }
6507         return 0;
6508 }
6509
6510 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6511         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6512 {
6513         int rc;
6514
6515         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6516         if (rc)
6517                 return rc;
6518
6519         if (write)
6520                 setup_per_zone_wmarks();
6521
6522         return 0;
6523 }
6524
6525 #ifdef CONFIG_NUMA
6526 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6527         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6528 {
6529         struct zone *zone;
6530         int rc;
6531
6532         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6533         if (rc)
6534                 return rc;
6535
6536         for_each_zone(zone)
6537                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6538                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6539         return 0;
6540 }
6541
6542 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6543         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6544 {
6545         struct zone *zone;
6546         int rc;
6547
6548         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6549         if (rc)
6550                 return rc;
6551
6552         for_each_zone(zone)
6553                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6554                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6555         return 0;
6556 }
6557 #endif
6558
6559 /*
6560  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6561  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6562  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6563  *
6564  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6565  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6566  * if in function of the boot time zone sizes.
6567  */
6568 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6569         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6570 {
6571         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6572         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6573         return 0;
6574 }
6575
6576 /*
6577  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6578  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6579  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6580  */
6581 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6582         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6583 {
6584         struct zone *zone;
6585         int old_percpu_pagelist_fraction;
6586         int ret;
6587
6588         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6589         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6590
6591         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6592         if (!write || ret < 0)
6593                 goto out;
6594
6595         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6596         if (percpu_pagelist_fraction &&
6597             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6598                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6599                 ret = -EINVAL;
6600                 goto out;
6601         }
6602
6603         /* No change? */
6604         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6605                 goto out;
6606
6607         for_each_populated_zone(zone) {
6608                 unsigned int cpu;
6609
6610                 for_each_possible_cpu(cpu)
6611                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6612                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6613         }
6614 out:
6615         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6616         return ret;
6617 }
6618
6619 #ifdef CONFIG_NUMA
6620 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6621
6622 static int __init set_hashdist(char *str)
6623 {
6624         if (!str)
6625                 return 0;
6626         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6627         return 1;
6628 }
6629 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6630 #endif
6631
6632 /*
6633  * allocate a large system hash table from bootmem
6634  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6635  *   quantity of entries
6636  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6637  */
6638 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6639                                      unsigned long bucketsize,
6640                                      unsigned long numentries,
6641                                      int scale,
6642                                      int flags,
6643                                      unsigned int *_hash_shift,
6644                                      unsigned int *_hash_mask,
6645                                      unsigned long low_limit,
6646                                      unsigned long high_limit)
6647 {
6648         unsigned long long max = high_limit;
6649         unsigned long log2qty, size;
6650         void *table = NULL;
6651
6652         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6653         if (!numentries) {
6654                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6655                 numentries = nr_kernel_pages;
6656
6657                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6658                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6659                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6660
6661                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6662                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6663                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6664                 else
6665                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6666
6667                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6668                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6669                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6670                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6671                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6672                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6673                                 BUG_ON(!numentries);
6674                         }
6675                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6676                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6677         }
6678         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6679
6680         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6681         if (max == 0) {
6682                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6683                 do_div(max, bucketsize);
6684         }
6685         max = min(max, 0x80000000ULL);
6686
6687         if (numentries < low_limit)
6688                 numentries = low_limit;
6689         if (numentries > max)
6690                 numentries = max;
6691
6692         log2qty = ilog2(numentries);
6693
6694         do {
6695                 size = bucketsize << log2qty;
6696                 if (flags & HASH_EARLY)
6697                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6698                 else if (hashdist)
6699                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6700                 else {
6701                         /*
6702                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6703                          * some pages at the end of hash table which
6704                          * alloc_pages_exact() automatically does
6705                          */
6706                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6707                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6708                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6709                         }
6710                 }
6711         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6712
6713         if (!table)
6714                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6715
6716         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6717                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
6718
6719         if (_hash_shift)
6720                 *_hash_shift = log2qty;
6721         if (_hash_mask)
6722                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6723
6724         return table;
6725 }
6726
6727 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6728 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6729                                                         unsigned long pfn)
6730 {
6731 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6732         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6733 #else
6734         return zone->pageblock_flags;
6735 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6736 }
6737
6738 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6739 {
6740 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6741         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6742         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6743 #else
6744         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6745         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6746 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6747 }
6748
6749 /**
6750  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6751  * @page: The page within the block of interest
6752  * @pfn: The target page frame number
6753  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6754  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6755  *
6756  * Return: pageblock_bits flags
6757  */
6758 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6759                                         unsigned long end_bitidx,
6760                                         unsigned long mask)
6761 {
6762         struct zone *zone;
6763         unsigned long *bitmap;
6764         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6765         unsigned long word;
6766
6767         zone = page_zone(page);
6768         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6769         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6770         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6771         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6772
6773         word = bitmap[word_bitidx];
6774         bitidx += end_bitidx;
6775         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6776 }
6777
6778 /**
6779  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6780  * @page: The page within the block of interest
6781  * @flags: The flags to set
6782  * @pfn: The target page frame number
6783  * @end_bitidx: The last bit of interest
6784  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6785  */
6786 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6787                                         unsigned long pfn,
6788                                         unsigned long end_bitidx,
6789                                         unsigned long mask)
6790 {
6791         struct zone *zone;
6792         unsigned long *bitmap;
6793         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6794         unsigned long old_word, word;
6795
6796         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6797
6798         zone = page_zone(page);
6799         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6800         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6801         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6802         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6803
6804         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6805
6806         bitidx += end_bitidx;
6807         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6808         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6809
6810         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6811         for (;;) {
6812                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6813                 if (word == old_word)
6814                         break;
6815                 word = old_word;
6816         }
6817 }
6818
6819 /*
6820  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6821  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6822  *
6823  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6824  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6825  * expect this function should be exact.
6826  */
6827 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6828                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6829 {
6830         unsigned long pfn, iter, found;
6831         int mt;
6832
6833         /*
6834          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6835          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6836          */
6837         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6838                 return false;
6839         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6840         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6841                 return false;
6842
6843         pfn = page_to_pfn(page);
6844         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6845                 unsigned long check = pfn + iter;
6846
6847                 if (!pfn_valid_within(check))
6848                         continue;
6849
6850                 page = pfn_to_page(check);
6851
6852                 /*
6853                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6854                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6855                  * handle each tail page individually in migration.
6856                  */
6857                 if (PageHuge(page)) {
6858                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6859                         continue;
6860                 }
6861
6862                 /*
6863                  * We can't use page_count without pin a page
6864                  * because another CPU can free compound page.
6865                  * This check already skips compound tails of THP
6866                  * because their page->_refcount is zero at all time.
6867                  */
6868                 if (!page_ref_count(page)) {
6869                         if (PageBuddy(page))
6870                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6871                         continue;
6872                 }
6873
6874                 /*
6875                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6876                  * page_count() is not 0.
6877                  */
6878                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6879                         continue;
6880
6881                 if (!PageLRU(page))
6882                         found++;
6883                 /*
6884                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6885                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6886                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6887                  */
6888                 /*
6889                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6890                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6891                  *
6892                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6893                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6894                  * page at boot.
6895                  */
6896                 if (found > count)
6897                         return true;
6898         }
6899         return false;
6900 }
6901
6902 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6903 {
6904         struct zone *zone;
6905         unsigned long pfn;
6906
6907         /*
6908          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6909          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6910          * the zone but still within the section.
6911          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6912          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6913          */
6914         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6915                 return false;
6916
6917         zone = page_zone(page);
6918         pfn = page_to_pfn(page);
6919         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6920                 return false;
6921
6922         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6923 }
6924
6925 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6926
6927 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6928 {
6929         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6930                              pageblock_nr_pages) - 1);
6931 }
6932
6933 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6934 {
6935         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6936                                 pageblock_nr_pages));
6937 }
6938
6939 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6940 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6941                                         unsigned long start, unsigned long end)
6942 {
6943         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6944         unsigned long nr_reclaimed;
6945         unsigned long pfn = start;
6946         unsigned int tries = 0;
6947         int ret = 0;
6948
6949         migrate_prep();
6950
6951         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6952                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6953                         ret = -EINTR;
6954                         break;
6955                 }
6956
6957                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6958                         cc->nr_migratepages = 0;
6959                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6960                         if (!pfn) {
6961                                 ret = -EINTR;
6962                                 break;
6963                         }
6964                         tries = 0;
6965                 } else if (++tries == 5) {
6966                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6967                         break;
6968                 }
6969
6970                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6971                                                         &cc->migratepages);
6972                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6973
6974                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6975                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6976         }
6977         if (ret < 0) {
6978                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6979                 return ret;
6980         }
6981         return 0;
6982 }
6983
6984 /**
6985  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6986  * @start:      start PFN to allocate
6987  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6988  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6989  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6990  *                      in range must have the same migratetype and it must
6991  *                      be either of the two.
6992  *
6993  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6994  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6995  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6996  * pages fall in.
6997  *
6998  * The PFN range must belong to a single zone.
6999  *
7000  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7001  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7002  * need to be freed with free_contig_range().
7003  */
7004 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7005                        unsigned migratetype)
7006 {
7007         unsigned long outer_start, outer_end;
7008         unsigned int order;
7009         int ret = 0;
7010
7011         struct compact_control cc = {
7012                 .nr_migratepages = 0,
7013                 .order = -1,
7014                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7015                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7016                 .ignore_skip_hint = true,
7017         };
7018         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7019
7020         /*
7021          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7022          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7023          * have different sizes, and due to the way page allocator
7024          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7025          * that page allocator won't try to merge buddies from
7026          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7027          * other migration type.
7028          *
7029          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7030          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7031          * we are interested in).  This will put all the pages in
7032          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7033          *
7034          * When this is done, we take the pages in range from page
7035          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7036          * page allocator will never consider using them.
7037          *
7038          * This lets us mark the pageblocks back as
7039          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7040          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7041          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7042          */
7043
7044         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7045                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7046                                        false);
7047         if (ret)
7048                 return ret;
7049
7050         /*
7051          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7052          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7053          */
7054         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7055         if (ret && ret != -EBUSY)
7056                 goto done;
7057
7058         /*
7059          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7060          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7061          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7062          * What we are going to do is to allocate all pages from
7063          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7064          *
7065          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7066          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7067          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7068          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7069          * once this is done free the pages we are not interested in.
7070          *
7071          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7072          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7073          */
7074
7075         lru_add_drain_all();
7076         drain_all_pages(cc.zone);
7077
7078         order = 0;
7079         outer_start = start;
7080         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7081                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7082                         outer_start = start;
7083                         break;
7084                 }
7085                 outer_start &= ~0UL << order;
7086         }
7087
7088         if (outer_start != start) {
7089                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7090
7091                 /*
7092                  * outer_start page could be small order buddy page and
7093                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7094                  * in this case to report failed page properly
7095                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7096                  */
7097                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7098                         outer_start = start;
7099         }
7100
7101         /* Make sure the range is really isolated. */
7102         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7103                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7104                         __func__, outer_start, end);
7105                 ret = -EBUSY;
7106                 goto done;
7107         }
7108
7109         /* Grab isolated pages from freelists. */
7110         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7111         if (!outer_end) {
7112                 ret = -EBUSY;
7113                 goto done;
7114         }
7115
7116         /* Free head and tail (if any) */
7117         if (start != outer_start)
7118                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7119         if (end != outer_end)
7120                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7121
7122 done:
7123         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7124                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7125         return ret;
7126 }
7127
7128 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7129 {
7130         unsigned int count = 0;
7131
7132         for (; nr_pages--; pfn++) {
7133                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7134
7135                 count += page_count(page) != 1;
7136                 __free_page(page);
7137         }
7138         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7139 }
7140 #endif
7141
7142 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7143 /*
7144  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7145  * page high values need to be recalulated.
7146  */
7147 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7148 {
7149         unsigned cpu;
7150         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7151         for_each_possible_cpu(cpu)
7152                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7153                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7154         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7155 }
7156 #endif
7157
7158 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7159 {
7160         unsigned long flags;
7161         int cpu;
7162         struct per_cpu_pageset *pset;
7163
7164         /* avoid races with drain_pages()  */
7165         local_irq_save(flags);
7166         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7167                 for_each_online_cpu(cpu) {
7168                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7169                         drain_zonestat(zone, pset);
7170                 }
7171                 free_percpu(zone->pageset);
7172                 zone->pageset = &boot_pageset;
7173         }
7174         local_irq_restore(flags);
7175 }
7176
7177 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7178 /*
7179  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7180  * before calling this.
7181  */
7182 void
7183 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7184 {
7185         struct page *page;
7186         struct zone *zone;
7187         unsigned int order, i;
7188         unsigned long pfn;
7189         unsigned long flags;
7190         /* find the first valid pfn */
7191         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7192                 if (pfn_valid(pfn))
7193                         break;
7194         if (pfn == end_pfn)
7195                 return;
7196         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7197         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7198         pfn = start_pfn;
7199         while (pfn < end_pfn) {
7200                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7201                         pfn++;
7202                         continue;
7203                 }
7204                 page = pfn_to_page(pfn);
7205                 /*
7206                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7207                  * page_count() is not 0.
7208                  */
7209                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7210                         pfn++;
7211                         SetPageReserved(page);
7212                         continue;
7213                 }
7214
7215                 BUG_ON(page_count(page));
7216                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7217                 order = page_order(page);
7218 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7219                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7220                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7221 #endif
7222                 list_del(&page->lru);
7223                 rmv_page_order(page);
7224                 zone->free_area[order].nr_free--;
7225                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7226                         SetPageReserved((page+i));
7227                 pfn += (1 << order);
7228         }
7229         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7230 }
7231 #endif
7232
7233 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7234 {
7235         struct zone *zone = page_zone(page);
7236         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7237         unsigned long flags;
7238         unsigned int order;
7239
7240         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7241         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7242                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7243
7244                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7245                         break;
7246         }
7247         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7248
7249         return order < MAX_ORDER;
7250 }