]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm, page_alloc: un-inline the bad part of free_pages_check
[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 /*
788  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
789  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
790  * check if necessary.
791  */
792 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
793                                         unsigned long check_flags)
794 {
795         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
796                 return false;
797
798         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
799                         page_ref_count(page) |
800 #ifdef CONFIG_MEMCG
801                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
802 #endif
803                         (page->flags & check_flags)))
804                 return false;
805
806         return true;
807 }
808
809 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
810 {
811         const char *bad_reason;
812         unsigned long bad_flags;
813
814         bad_reason = NULL;
815         bad_flags = 0;
816
817         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
818                 bad_reason = "nonzero mapcount";
819         if (unlikely(page->mapping != NULL))
820                 bad_reason = "non-NULL mapping";
821         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
822                 bad_reason = "nonzero _refcount";
823         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
824                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
825                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
826         }
827 #ifdef CONFIG_MEMCG
828         if (unlikely(page->mem_cgroup))
829                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
830 #endif
831         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
832 }
833
834 static inline int free_pages_check(struct page *page)
835 {
836         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
837                 page_cpupid_reset_last(page);
838                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
839                 return 0;
840         }
841
842         /* Something has gone sideways, find it */
843         free_pages_check_bad(page);
844         return 1;
845 }
846
847 /*
848  * Frees a number of pages from the PCP lists
849  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
850  * count is the number of pages to free.
851  *
852  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
853  * see if this freeing clears that state.
854  *
855  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
856  * pinned" detection logic.
857  */
858 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
859                                         struct per_cpu_pages *pcp)
860 {
861         int migratetype = 0;
862         int batch_free = 0;
863         int to_free = count;
864         unsigned long nr_scanned;
865         bool isolated_pageblocks;
866
867         spin_lock(&zone->lock);
868         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
869         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
870         if (nr_scanned)
871                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
872
873         while (to_free) {
874                 struct page *page;
875                 struct list_head *list;
876
877                 /*
878                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
879                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
880                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
881                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
882                  * lists
883                  */
884                 do {
885                         batch_free++;
886                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
887                                 migratetype = 0;
888                         list = &pcp->lists[migratetype];
889                 } while (list_empty(list));
890
891                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
892                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
893                         batch_free = to_free;
894
895                 do {
896                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
897
898                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
899                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
900                         list_del(&page->lru);
901
902                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
903                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
904                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
905                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
906                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
907                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
908
909                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
910                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
911                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
912         }
913         spin_unlock(&zone->lock);
914 }
915
916 static void free_one_page(struct zone *zone,
917                                 struct page *page, unsigned long pfn,
918                                 unsigned int order,
919                                 int migratetype)
920 {
921         unsigned long nr_scanned;
922         spin_lock(&zone->lock);
923         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
924         if (nr_scanned)
925                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
926
927         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
928                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
929                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
930         }
931         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
932         spin_unlock(&zone->lock);
933 }
934
935 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
936 {
937         int ret = 1;
938
939         /*
940          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
941          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
942          */
943         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
944
945         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
946                 ret = 0;
947                 goto out;
948         }
949         switch (page - head_page) {
950         case 1:
951                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
952                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
953                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
954                         goto out;
955                 }
956                 break;
957         case 2:
958                 /*
959                  * the second tail page: ->mapping is
960                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
961                  */
962                 break;
963         default:
964                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
965                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
966                         goto out;
967                 }
968                 break;
969         }
970         if (unlikely(!PageTail(page))) {
971                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
972                 goto out;
973         }
974         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
975                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
976                 goto out;
977         }
978         ret = 0;
979 out:
980         page->mapping = NULL;
981         clear_compound_head(page);
982         return ret;
983 }
984
985 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
986                                 unsigned long zone, int nid)
987 {
988         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
989         init_page_count(page);
990         page_mapcount_reset(page);
991         page_cpupid_reset_last(page);
992
993         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
994 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
995         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
996         if (!is_highmem_idx(zone))
997                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
998 #endif
999 }
1000
1001 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1002                                         int nid)
1003 {
1004         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1005 }
1006
1007 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1008 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1009 {
1010         pg_data_t *pgdat;
1011         int nid, zid;
1012
1013         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1014                 return;
1015
1016         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1017         pgdat = NODE_DATA(nid);
1018
1019         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1020                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1021
1022                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1023                         break;
1024         }
1025         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1026 }
1027 #else
1028 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1029 {
1030 }
1031 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1032
1033 /*
1034  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1035  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1036  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1037  * sent to the buddy page allocator.
1038  */
1039 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
1040 {
1041         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1042         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1043
1044         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1045                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1046                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1047
1048                         init_reserved_page(start_pfn);
1049
1050                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1051                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1052
1053                         SetPageReserved(page);
1054                 }
1055         }
1056 }
1057
1058 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1059 {
1060         int bad = 0;
1061
1062         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1063
1064         trace_mm_page_free(page, order);
1065         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1066         kasan_free_pages(page, order);
1067
1068         /*
1069          * Check tail pages before head page information is cleared to
1070          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1071          */
1072         if (unlikely(order)) {
1073                 bool compound = PageCompound(page);
1074                 int i;
1075
1076                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1077
1078                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1079                         if (compound)
1080                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1081                         bad += free_pages_check(page + i);
1082                 }
1083         }
1084         if (PageAnonHead(page))
1085                 page->mapping = NULL;
1086         bad += free_pages_check(page);
1087         if (bad)
1088                 return false;
1089
1090         reset_page_owner(page, order);
1091
1092         if (!PageHighMem(page)) {
1093                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1094                                            PAGE_SIZE << order);
1095                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1096                                            PAGE_SIZE << order);
1097         }
1098         arch_free_page(page, order);
1099         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1100         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1101
1102         return true;
1103 }
1104
1105 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1106 {
1107         unsigned long flags;
1108         int migratetype;
1109         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1110
1111         if (!free_pages_prepare(page, order))
1112                 return;
1113
1114         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1115         local_irq_save(flags);
1116         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1117         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1118         local_irq_restore(flags);
1119 }
1120
1121 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1122 {
1123         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1124         struct page *p = page;
1125         unsigned int loop;
1126
1127         prefetchw(p);
1128         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1129                 prefetchw(p + 1);
1130                 __ClearPageReserved(p);
1131                 set_page_count(p, 0);
1132         }
1133         __ClearPageReserved(p);
1134         set_page_count(p, 0);
1135
1136         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1137         set_page_refcounted(page);
1138         __free_pages(page, order);
1139 }
1140
1141 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1142         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1143
1144 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1145
1146 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1147 {
1148         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1149         int nid;
1150
1151         spin_lock(&early_pfn_lock);
1152         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1153         if (nid < 0)
1154                 nid = 0;
1155         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1156
1157         return nid;
1158 }
1159 #endif
1160
1161 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1162 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1163                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1164 {
1165         int nid;
1166
1167         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1168         if (nid >= 0 && nid != node)
1169                 return false;
1170         return true;
1171 }
1172
1173 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1174 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1175 {
1176         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1177 }
1178
1179 #else
1180
1181 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1182 {
1183         return true;
1184 }
1185 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1186                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1187 {
1188         return true;
1189 }
1190 #endif
1191
1192
1193 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1194                                                         unsigned int order)
1195 {
1196         if (early_page_uninitialised(pfn))
1197                 return;
1198         return __free_pages_boot_core(page, order);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1203  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1204  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1205  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1206  * pageblocks.
1207  *
1208  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1209  *
1210  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1211  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1212  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1213  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1214  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1215  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1216  * page in a pageblock.
1217  */
1218 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1219                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1220 {
1221         struct page *start_page;
1222         struct page *end_page;
1223
1224         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1225         end_pfn--;
1226
1227         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1228                 return NULL;
1229
1230         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1231
1232         if (page_zone(start_page) != zone)
1233                 return NULL;
1234
1235         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1236
1237         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1238         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1239                 return NULL;
1240
1241         return start_page;
1242 }
1243
1244 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1245 {
1246         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1247         unsigned long block_end_pfn;
1248
1249         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1250         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1251                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1252                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1253
1254                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1255
1256                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1257                                              block_end_pfn, zone))
1258                         return;
1259         }
1260
1261         /* We confirm that there is no hole */
1262         zone->contiguous = true;
1263 }
1264
1265 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1266 {
1267         zone->contiguous = false;
1268 }
1269
1270 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1271 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1272                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1273 {
1274         int i;
1275
1276         if (!page)
1277                 return;
1278
1279         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1280         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1281             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1282                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1283                 __free_pages_boot_core(page, MAX_ORDER-1);
1284                 return;
1285         }
1286
1287         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
1288                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1289 }
1290
1291 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1292 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1293 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1294
1295 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1296 {
1297         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1298                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1299 }
1300
1301 /* Initialise remaining memory on a node */
1302 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1303 {
1304         pg_data_t *pgdat = data;
1305         int nid = pgdat->node_id;
1306         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1307         unsigned long start = jiffies;
1308         unsigned long nr_pages = 0;
1309         unsigned long walk_start, walk_end;
1310         int i, zid;
1311         struct zone *zone;
1312         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1313         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1314
1315         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1316                 pgdat_init_report_one_done();
1317                 return 0;
1318         }
1319
1320         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1321         if (!cpumask_empty(cpumask))
1322                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1323
1324         /* Sanity check boundaries */
1325         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1326         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1327         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1328
1329         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1330         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1331                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1332                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1333                         break;
1334         }
1335
1336         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1337                 unsigned long pfn, end_pfn;
1338                 struct page *page = NULL;
1339                 struct page *free_base_page = NULL;
1340                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1341                 int nr_to_free = 0;
1342
1343                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1344                 pfn = first_init_pfn;
1345                 if (pfn < walk_start)
1346                         pfn = walk_start;
1347                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1348                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1349
1350                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1351                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1352                                 goto free_range;
1353
1354                         /*
1355                          * Ensure pfn_valid is checked every
1356                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1357                          */
1358                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1359                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1360                                         page = NULL;
1361                                         goto free_range;
1362                                 }
1363                         }
1364
1365                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1366                                 page = NULL;
1367                                 goto free_range;
1368                         }
1369
1370                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1371                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1372                                 page++;
1373                         } else {
1374                                 nr_pages += nr_to_free;
1375                                 deferred_free_range(free_base_page,
1376                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1377                                 free_base_page = NULL;
1378                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1379
1380                                 page = pfn_to_page(pfn);
1381                                 cond_resched();
1382                         }
1383
1384                         if (page->flags) {
1385                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1386                                 goto free_range;
1387                         }
1388
1389                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1390                         if (!free_base_page) {
1391                                 free_base_page = page;
1392                                 free_base_pfn = pfn;
1393                                 nr_to_free = 0;
1394                         }
1395                         nr_to_free++;
1396
1397                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1398                         continue;
1399 free_range:
1400                         /* Free the current block of pages to allocator */
1401                         nr_pages += nr_to_free;
1402                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1403                                                                 nr_to_free);
1404                         free_base_page = NULL;
1405                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1406                 }
1407
1408                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1409         }
1410
1411         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1412         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1413
1414         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1415                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1416
1417         pgdat_init_report_one_done();
1418         return 0;
1419 }
1420 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1421
1422 void __init page_alloc_init_late(void)
1423 {
1424         struct zone *zone;
1425
1426 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1427         int nid;
1428
1429         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1430         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1431         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1432                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1433         }
1434
1435         /* Block until all are initialised */
1436         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1437
1438         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1439         files_maxfiles_init();
1440 #endif
1441
1442         for_each_populated_zone(zone)
1443                 set_zone_contiguous(zone);
1444 }
1445
1446 #ifdef CONFIG_CMA
1447 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1448 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1449 {
1450         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1451         struct page *p = page;
1452
1453         do {
1454                 __ClearPageReserved(p);
1455                 set_page_count(p, 0);
1456         } while (++p, --i);
1457
1458         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1459
1460         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1461                 i = pageblock_nr_pages;
1462                 p = page;
1463                 do {
1464                         set_page_refcounted(p);
1465                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1466                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1467                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1468         } else {
1469                 set_page_refcounted(page);
1470                 __free_pages(page, pageblock_order);
1471         }
1472
1473         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1474 }
1475 #endif
1476
1477 /*
1478  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1479  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1480  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1481  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1482  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1483  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1484  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1485  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1486  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1487  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1488  *
1489  * -- nyc
1490  */
1491 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1492         int low, int high, struct free_area *area,
1493         int migratetype)
1494 {
1495         unsigned long size = 1 << high;
1496
1497         while (high > low) {
1498                 area--;
1499                 high--;
1500                 size >>= 1;
1501                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1502
1503                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1504                         debug_guardpage_enabled() &&
1505                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1506                         /*
1507                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1508                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1509                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1510                          * pages will stay not present in virtual address space
1511                          */
1512                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1513                         continue;
1514                 }
1515                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1516                 area->nr_free++;
1517                 set_page_order(&page[size], high);
1518         }
1519 }
1520
1521 /*
1522  * This page is about to be returned from the page allocator
1523  */
1524 static inline int check_new_page(struct page *page)
1525 {
1526         const char *bad_reason;
1527         unsigned long bad_flags;
1528
1529         if (page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON))
1530                 return 0;
1531
1532         bad_reason = NULL;
1533         bad_flags = 0;
1534         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1535                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1536         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1537                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1538         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1539                 bad_reason = "nonzero _count";
1540         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1541                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1542                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1543         }
1544         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1545                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1546                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1547         }
1548 #ifdef CONFIG_MEMCG
1549         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1550                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1551 #endif
1552         if (unlikely(bad_reason)) {
1553                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1554                 return 1;
1555         }
1556         return 0;
1557 }
1558
1559 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1560 {
1561         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1562                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1563 }
1564
1565 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1566                                                         unsigned int alloc_flags)
1567 {
1568         int i;
1569         bool poisoned = true;
1570
1571         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1572                 struct page *p = page + i;
1573                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1574                         return 1;
1575                 if (poisoned)
1576                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1577         }
1578
1579         set_page_private(page, 0);
1580         set_page_refcounted(page);
1581
1582         arch_alloc_page(page, order);
1583         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1584         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1585         kasan_alloc_pages(page, order);
1586
1587         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1588                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1589                         clear_highpage(page + i);
1590
1591         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1592                 prep_compound_page(page, order);
1593
1594         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1595
1596         /*
1597          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1598          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1599          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1600          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1601          */
1602         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1603                 set_page_pfmemalloc(page);
1604         else
1605                 clear_page_pfmemalloc(page);
1606
1607         return 0;
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1612  * the smallest available page from the freelists
1613  */
1614 static inline
1615 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1616                                                 int migratetype)
1617 {
1618         unsigned int current_order;
1619         struct free_area *area;
1620         struct page *page;
1621
1622         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1623         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1624                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1625                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1626                                                         struct page, lru);
1627                 if (!page)
1628                         continue;
1629                 list_del(&page->lru);
1630                 rmv_page_order(page);
1631                 area->nr_free--;
1632                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1633                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1634                 return page;
1635         }
1636
1637         return NULL;
1638 }
1639
1640
1641 /*
1642  * This array describes the order lists are fallen back to when
1643  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1644  */
1645 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1646         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1647         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1648         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1649 #ifdef CONFIG_CMA
1650         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1651 #endif
1652 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1653         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1654 #endif
1655 };
1656
1657 #ifdef CONFIG_CMA
1658 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1659                                         unsigned int order)
1660 {
1661         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1662 }
1663 #else
1664 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1665                                         unsigned int order) { return NULL; }
1666 #endif
1667
1668 /*
1669  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1670  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1671  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1672  */
1673 int move_freepages(struct zone *zone,
1674                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1675                           int migratetype)
1676 {
1677         struct page *page;
1678         unsigned int order;
1679         int pages_moved = 0;
1680
1681 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1682         /*
1683          * page_zone is not safe to call in this context when
1684          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1685          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1686          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1687          * grouping pages by mobility
1688          */
1689         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1690 #endif
1691
1692         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1693                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1694                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1695
1696                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1697                         page++;
1698                         continue;
1699                 }
1700
1701                 if (!PageBuddy(page)) {
1702                         page++;
1703                         continue;
1704                 }
1705
1706                 order = page_order(page);
1707                 list_move(&page->lru,
1708                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1709                 page += 1 << order;
1710                 pages_moved += 1 << order;
1711         }
1712
1713         return pages_moved;
1714 }
1715
1716 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1717                                 int migratetype)
1718 {
1719         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1720         struct page *start_page, *end_page;
1721
1722         start_pfn = page_to_pfn(page);
1723         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1724         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1725         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1726         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1727
1728         /* Do not cross zone boundaries */
1729         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1730                 start_page = page;
1731         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1732                 return 0;
1733
1734         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1735 }
1736
1737 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1738                                         int start_order, int migratetype)
1739 {
1740         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1741
1742         while (nr_pageblocks--) {
1743                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1744                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1745         }
1746 }
1747
1748 /*
1749  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1750  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1751  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1752  *
1753  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1754  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1755  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1756  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1757  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1758  * pageblocks.
1759  */
1760 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1761 {
1762         /*
1763          * Leaving this order check is intended, although there is
1764          * relaxed order check in next check. The reason is that
1765          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1766          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1767          * so could be changed anytime.
1768          */
1769         if (order >= pageblock_order)
1770                 return true;
1771
1772         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1773                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1774                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1775                 page_group_by_mobility_disabled)
1776                 return true;
1777
1778         return false;
1779 }
1780
1781 /*
1782  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1783  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1784  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1785  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1786  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1787  */
1788 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1789                                                           int start_type)
1790 {
1791         unsigned int current_order = page_order(page);
1792         int pages;
1793
1794         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1795         if (current_order >= pageblock_order) {
1796                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1797                 return;
1798         }
1799
1800         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1801
1802         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1803         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1804                         page_group_by_mobility_disabled)
1805                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1810  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1811  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1812  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1813  */
1814 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1815                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1816 {
1817         int i;
1818         int fallback_mt;
1819
1820         if (area->nr_free == 0)
1821                 return -1;
1822
1823         *can_steal = false;
1824         for (i = 0;; i++) {
1825                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1826                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1827                         break;
1828
1829                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1830                         continue;
1831
1832                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1833                         *can_steal = true;
1834
1835                 if (!only_stealable)
1836                         return fallback_mt;
1837
1838                 if (*can_steal)
1839                         return fallback_mt;
1840         }
1841
1842         return -1;
1843 }
1844
1845 /*
1846  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1847  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1848  */
1849 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1850                                 unsigned int alloc_order)
1851 {
1852         int mt;
1853         unsigned long max_managed, flags;
1854
1855         /*
1856          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1857          * Check is race-prone but harmless.
1858          */
1859         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1860         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1861                 return;
1862
1863         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1864
1865         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1866         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1867                 goto out_unlock;
1868
1869         /* Yoink! */
1870         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1871         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1872                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1873                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1874                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1875                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1876         }
1877
1878 out_unlock:
1879         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1880 }
1881
1882 /*
1883  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1884  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1885  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1886  * to recover from than an OOM.
1887  */
1888 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1889 {
1890         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1891         unsigned long flags;
1892         struct zoneref *z;
1893         struct zone *zone;
1894         struct page *page;
1895         int order;
1896
1897         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1898                                                                 ac->nodemask) {
1899                 /* Preserve at least one pageblock */
1900                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1901                         continue;
1902
1903                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1904                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1905                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1906
1907                         page = list_first_entry_or_null(
1908                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1909                                         struct page, lru);
1910                         if (!page)
1911                                 continue;
1912
1913                         /*
1914                          * It should never happen but changes to locking could
1915                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1916                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1917                          * and watch for underflows.
1918                          */
1919                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1920                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1921
1922                         /*
1923                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1924                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1925                          * is doing the work and needs the pages. More
1926                          * importantly, if the block was always converted to
1927                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1928                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1929                          * may increase.
1930                          */
1931                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1932                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1933                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1934                         return;
1935                 }
1936                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1937         }
1938 }
1939
1940 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1941 static inline struct page *
1942 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1943 {
1944         struct free_area *area;
1945         unsigned int current_order;
1946         struct page *page;
1947         int fallback_mt;
1948         bool can_steal;
1949
1950         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1951         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1952                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1953                                 --current_order) {
1954                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1955                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1956                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1957                 if (fallback_mt == -1)
1958                         continue;
1959
1960                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1961                                                 struct page, lru);
1962                 if (can_steal)
1963                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1964
1965                 /* Remove the page from the freelists */
1966                 area->nr_free--;
1967                 list_del(&page->lru);
1968                 rmv_page_order(page);
1969
1970                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1971                                         start_migratetype);
1972                 /*
1973                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1974                  * migratetype depending on the decisions in
1975                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1976                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1977                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1978                  */
1979                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1980
1981                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1982                         start_migratetype, fallback_mt);
1983
1984                 return page;
1985         }
1986
1987         return NULL;
1988 }
1989
1990 /*
1991  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1992  * Call me with the zone->lock already held.
1993  */
1994 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1995                                 int migratetype)
1996 {
1997         struct page *page;
1998
1999         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2000         if (unlikely(!page)) {
2001                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2002                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2003
2004                 if (!page)
2005                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2006         }
2007
2008         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2009         return page;
2010 }
2011
2012 /*
2013  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2014  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2015  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2016  */
2017 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2018                         unsigned long count, struct list_head *list,
2019                         int migratetype, bool cold)
2020 {
2021         int i;
2022
2023         spin_lock(&zone->lock);
2024         for (i = 0; i < count; ++i) {
2025                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2026                 if (unlikely(page == NULL))
2027                         break;
2028
2029                 /*
2030                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2031                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2032                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2033                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2034                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2035                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2036                  * properly.
2037                  */
2038                 if (likely(!cold))
2039                         list_add(&page->lru, list);
2040                 else
2041                         list_add_tail(&page->lru, list);
2042                 list = &page->lru;
2043                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2044                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2045                                               -(1 << order));
2046         }
2047         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2048         spin_unlock(&zone->lock);
2049         return i;
2050 }
2051
2052 #ifdef CONFIG_NUMA
2053 /*
2054  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2055  * currently executing processor on remote nodes after they have
2056  * expired.
2057  *
2058  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2059  * a single processor.
2060  */
2061 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2062 {
2063         unsigned long flags;
2064         int to_drain, batch;
2065
2066         local_irq_save(flags);
2067         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2068         to_drain = min(pcp->count, batch);
2069         if (to_drain > 0) {
2070                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2071                 pcp->count -= to_drain;
2072         }
2073         local_irq_restore(flags);
2074 }
2075 #endif
2076
2077 /*
2078  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2079  *
2080  * The processor must either be the current processor and the
2081  * thread pinned to the current processor or a processor that
2082  * is not online.
2083  */
2084 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2085 {
2086         unsigned long flags;
2087         struct per_cpu_pageset *pset;
2088         struct per_cpu_pages *pcp;
2089
2090         local_irq_save(flags);
2091         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2092
2093         pcp = &pset->pcp;
2094         if (pcp->count) {
2095                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2096                 pcp->count = 0;
2097         }
2098         local_irq_restore(flags);
2099 }
2100
2101 /*
2102  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2103  *
2104  * The processor must either be the current processor and the
2105  * thread pinned to the current processor or a processor that
2106  * is not online.
2107  */
2108 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2109 {
2110         struct zone *zone;
2111
2112         for_each_populated_zone(zone) {
2113                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2114         }
2115 }
2116
2117 /*
2118  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2119  *
2120  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2121  * the single zone's pages.
2122  */
2123 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2124 {
2125         int cpu = smp_processor_id();
2126
2127         if (zone)
2128                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2129         else
2130                 drain_pages(cpu);
2131 }
2132
2133 /*
2134  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2135  *
2136  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2137  *
2138  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2139  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2140  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2141  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2142  * before the call to on_each_cpu_mask().
2143  */
2144 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2145 {
2146         int cpu;
2147
2148         /*
2149          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2150          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2151          */
2152         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2153
2154         /*
2155          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2156          * as offline notification will cause the notified
2157          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2158          * disables preemption as part of its processing
2159          */
2160         for_each_online_cpu(cpu) {
2161                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2162                 struct zone *z;
2163                 bool has_pcps = false;
2164
2165                 if (zone) {
2166                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2167                         if (pcp->pcp.count)
2168                                 has_pcps = true;
2169                 } else {
2170                         for_each_populated_zone(z) {
2171                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2172                                 if (pcp->pcp.count) {
2173                                         has_pcps = true;
2174                                         break;
2175                                 }
2176                         }
2177                 }
2178
2179                 if (has_pcps)
2180                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2181                 else
2182                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2183         }
2184         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2185                                                                 zone, 1);
2186 }
2187
2188 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2189
2190 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2191 {
2192         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2193         unsigned long flags;
2194         unsigned int order, t;
2195         struct page *page;
2196
2197         if (zone_is_empty(zone))
2198                 return;
2199
2200         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2201
2202         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2203         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2204                 if (pfn_valid(pfn)) {
2205                         page = pfn_to_page(pfn);
2206
2207                         if (page_zone(page) != zone)
2208                                 continue;
2209
2210                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2211                                 swsusp_unset_page_free(page);
2212                 }
2213
2214         for_each_migratetype_order(order, t) {
2215                 list_for_each_entry(page,
2216                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2217                         unsigned long i;
2218
2219                         pfn = page_to_pfn(page);
2220                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2221                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2222                 }
2223         }
2224         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2225 }
2226 #endif /* CONFIG_PM */
2227
2228 /*
2229  * Free a 0-order page
2230  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2231  */
2232 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2233 {
2234         struct zone *zone = page_zone(page);
2235         struct per_cpu_pages *pcp;
2236         unsigned long flags;
2237         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2238         int migratetype;
2239
2240         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2241                 return;
2242
2243         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2244         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2245         local_irq_save(flags);
2246         __count_vm_event(PGFREE);
2247
2248         /*
2249          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2250          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2251          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2252          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2253          * excessively into the page allocator
2254          */
2255         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2256                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2257                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2258                         goto out;
2259                 }
2260                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2261         }
2262
2263         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2264         if (!cold)
2265                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2266         else
2267                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2268         pcp->count++;
2269         if (pcp->count >= pcp->high) {
2270                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2271                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2272                 pcp->count -= batch;
2273         }
2274
2275 out:
2276         local_irq_restore(flags);
2277 }
2278
2279 /*
2280  * Free a list of 0-order pages
2281  */
2282 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2283 {
2284         struct page *page, *next;
2285
2286         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2287                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2288                 free_hot_cold_page(page, cold);
2289         }
2290 }
2291
2292 /*
2293  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2294  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2295  * Each sub-page must be freed individually.
2296  *
2297  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2298  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2299  */
2300 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2301 {
2302         int i;
2303         gfp_t gfp_mask;
2304
2305         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2306         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2307
2308 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2309         /*
2310          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2311          * otherwise free the whole shadow.
2312          */
2313         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2314                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2315 #endif
2316
2317         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2318         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2319         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2320                 set_page_refcounted(page + i);
2321                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2322         }
2323 }
2324 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2325
2326 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2327 {
2328         unsigned long watermark;
2329         struct zone *zone;
2330         int mt;
2331
2332         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2333
2334         zone = page_zone(page);
2335         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2336
2337         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2338                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2339                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2340                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2341                         return 0;
2342
2343                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2344         }
2345
2346         /* Remove page from free list */
2347         list_del(&page->lru);
2348         zone->free_area[order].nr_free--;
2349         rmv_page_order(page);
2350
2351         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2352
2353         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2354         if (order >= pageblock_order - 1) {
2355                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2356                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2357                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2358                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2359                                 set_pageblock_migratetype(page,
2360                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2361                 }
2362         }
2363
2364
2365         return 1UL << order;
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2370  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2371  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2372  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2373  * are enabled.
2374  *
2375  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2376  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2377  */
2378 int split_free_page(struct page *page)
2379 {
2380         unsigned int order;
2381         int nr_pages;
2382
2383         order = page_order(page);
2384
2385         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2386         if (!nr_pages)
2387                 return 0;
2388
2389         /* Split into individual pages */
2390         set_page_refcounted(page);
2391         split_page(page, order);
2392         return nr_pages;
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Update NUMA hit/miss statistics
2397  *
2398  * Must be called with interrupts disabled.
2399  *
2400  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2401  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2402  * memory on behalf of other processes.
2403  */
2404 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2405                                                                 gfp_t flags)
2406 {
2407 #ifdef CONFIG_NUMA
2408         int local_nid = numa_node_id();
2409         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2410
2411         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2412                 local_stat = NUMA_OTHER;
2413                 local_nid = preferred_zone->node;
2414         }
2415
2416         if (z->node == local_nid) {
2417                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2418                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2419         } else {
2420                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2421                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2422         }
2423 #endif
2424 }
2425
2426 /*
2427  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2428  */
2429 static inline
2430 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2431                         struct zone *zone, unsigned int order,
2432                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2433                         int migratetype)
2434 {
2435         unsigned long flags;
2436         struct page *page;
2437         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2438
2439         if (likely(order == 0)) {
2440                 struct per_cpu_pages *pcp;
2441                 struct list_head *list;
2442
2443                 local_irq_save(flags);
2444                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2445                 list = &pcp->lists[migratetype];
2446                 if (list_empty(list)) {
2447                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2448                                         pcp->batch, list,
2449                                         migratetype, cold);
2450                         if (unlikely(list_empty(list)))
2451                                 goto failed;
2452                 }
2453
2454                 if (cold)
2455                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2456                 else
2457                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2458
2459                 __dec_zone_state(zone, NR_ALLOC_BATCH);
2460                 list_del(&page->lru);
2461                 pcp->count--;
2462         } else {
2463                 /*
2464                  * We most definitely don't want callers attempting to
2465                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2466                  */
2467                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2468                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2469
2470                 page = NULL;
2471                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2472                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2473                         if (page)
2474                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2475                 }
2476                 if (!page)
2477                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2478                 spin_unlock(&zone->lock);
2479                 if (!page)
2480                         goto failed;
2481                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2482                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2483                                           get_pcppage_migratetype(page));
2484         }
2485
2486         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2487             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2488                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2489
2490         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2491         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2492         local_irq_restore(flags);
2493
2494         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2495         return page;
2496
2497 failed:
2498         local_irq_restore(flags);
2499         return NULL;
2500 }
2501
2502 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2503
2504 static struct {
2505         struct fault_attr attr;
2506
2507         bool ignore_gfp_highmem;
2508         bool ignore_gfp_reclaim;
2509         u32 min_order;
2510 } fail_page_alloc = {
2511         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2512         .ignore_gfp_reclaim = true,
2513         .ignore_gfp_highmem = true,
2514         .min_order = 1,
2515 };
2516
2517 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2518 {
2519         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2520 }
2521 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2522
2523 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2524 {
2525         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2526                 return false;
2527         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2528                 return false;
2529         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2530                 return false;
2531         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2532                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2533                 return false;
2534
2535         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2536 }
2537
2538 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2539
2540 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2541 {
2542         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2543         struct dentry *dir;
2544
2545         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2546                                         &fail_page_alloc.attr);
2547         if (IS_ERR(dir))
2548                 return PTR_ERR(dir);
2549
2550         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2551                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2552                 goto fail;
2553         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2554                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2555                 goto fail;
2556         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2557                                 &fail_page_alloc.min_order))
2558                 goto fail;
2559
2560         return 0;
2561 fail:
2562         debugfs_remove_recursive(dir);
2563
2564         return -ENOMEM;
2565 }
2566
2567 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2568
2569 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2570
2571 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2572
2573 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2574 {
2575         return false;
2576 }
2577
2578 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2579
2580 /*
2581  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2582  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2583  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2584  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2585  */
2586 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2587                         unsigned long mark, int classzone_idx,
2588                         unsigned int alloc_flags,
2589                         long free_pages)
2590 {
2591         long min = mark;
2592         int o;
2593         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2594
2595         /* free_pages may go negative - that's OK */
2596         free_pages -= (1 << order) - 1;
2597
2598         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2599                 min -= min / 2;
2600
2601         /*
2602          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2603          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2604          * atomic reserve but it avoids a search.
2605          */
2606         if (likely(!alloc_harder))
2607                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2608         else
2609                 min -= min / 4;
2610
2611 #ifdef CONFIG_CMA
2612         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2613         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2614                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2615 #endif
2616
2617         /*
2618          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2619          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2620          * even if a suitable page happened to be free.
2621          */
2622         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2623                 return false;
2624
2625         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2626         if (!order)
2627                 return true;
2628
2629         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2630         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2631                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2632                 int mt;
2633
2634                 if (!area->nr_free)
2635                         continue;
2636
2637                 if (alloc_harder)
2638                         return true;
2639
2640                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2641                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2642                                 return true;
2643                 }
2644
2645 #ifdef CONFIG_CMA
2646                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2647                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2648                         return true;
2649                 }
2650 #endif
2651         }
2652         return false;
2653 }
2654
2655 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2656                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2657 {
2658         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2659                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2660 }
2661
2662 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2663                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2664 {
2665         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2666         long cma_pages = 0;
2667
2668 #ifdef CONFIG_CMA
2669         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2670         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2671                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2672 #endif
2673
2674         /*
2675          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2676          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2677          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2678          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2679          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2680          */
2681         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2682                 return true;
2683
2684         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2685                                         free_pages);
2686 }
2687
2688 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2689                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2690 {
2691         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2692
2693         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2694                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2695
2696         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2697                                                                 free_pages);
2698 }
2699
2700 #ifdef CONFIG_NUMA
2701 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2702 {
2703         return local_zone->node == zone->node;
2704 }
2705
2706 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2707 {
2708         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2709                                 RECLAIM_DISTANCE;
2710 }
2711 #else   /* CONFIG_NUMA */
2712 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2713 {
2714         return true;
2715 }
2716
2717 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2718 {
2719         return true;
2720 }
2721 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2722
2723 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2724 {
2725         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2726
2727         do {
2728                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2729                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2730                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2731                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2732         } while (zone++ != preferred_zone);
2733 }
2734
2735 /*
2736  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2737  * a page.
2738  */
2739 static struct page *
2740 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2741                                                 const struct alloc_context *ac)
2742 {
2743         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2744         struct zone *zone;
2745         bool fair_skipped = false;
2746         bool apply_fair = (alloc_flags & ALLOC_FAIR);
2747
2748 zonelist_scan:
2749         /*
2750          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2751          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2752          */
2753         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2754                                                                 ac->nodemask) {
2755                 struct page *page;
2756                 unsigned long mark;
2757
2758                 if (cpusets_enabled() &&
2759                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2760                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2761                                 continue;
2762                 /*
2763                  * Distribute pages in proportion to the individual
2764                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2765                  * page was allocated in should have no effect on the
2766                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2767                  */
2768                 if (apply_fair) {
2769                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2770                                 fair_skipped = true;
2771                                 continue;
2772                         }
2773                         if (!zone_local(ac->preferred_zoneref->zone, zone)) {
2774                                 if (fair_skipped)
2775                                         goto reset_fair;
2776                                 apply_fair = false;
2777                         }
2778                 }
2779                 /*
2780                  * When allocating a page cache page for writing, we
2781                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2782                  * limit, such that no single zone holds more than its
2783                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2784                  * The dirty limits take into account the zone's
2785                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2786                  * should be able to balance it without having to
2787                  * write pages from its LRU list.
2788                  *
2789                  * This may look like it could increase pressure on
2790                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2791                  * before they are full.  But the pages that do spill
2792                  * over are limited as the lower zones are protected
2793                  * by this very same mechanism.  It should not become
2794                  * a practical burden to them.
2795                  *
2796                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2797                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2798                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2799                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2800                  * zones are together not big enough to reach the
2801                  * global limit.  The proper fix for these situations
2802                  * will require awareness of zones in the
2803                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2804                  */
2805                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2806                         continue;
2807
2808                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2809                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2810                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2811                         int ret;
2812
2813                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2814                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2815                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2816                                 goto try_this_zone;
2817
2818                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2819                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2820                                 continue;
2821
2822                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2823                         switch (ret) {
2824                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2825                                 /* did not scan */
2826                                 continue;
2827                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2828                                 /* scanned but unreclaimable */
2829                                 continue;
2830                         default:
2831                                 /* did we reclaim enough */
2832                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2833                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2834                                         goto try_this_zone;
2835
2836                                 continue;
2837                         }
2838                 }
2839
2840 try_this_zone:
2841                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2842                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2843                 if (page) {
2844                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2845                                 goto try_this_zone;
2846
2847                         /*
2848                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2849                          * if the pageblock should be reserved for the future
2850                          */
2851                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2852                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2853
2854                         return page;
2855                 }
2856         }
2857
2858         /*
2859          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2860          * local node.  However, the local node might have free pages left
2861          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2862          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2863          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2864          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2865          */
2866         if (fair_skipped) {
2867 reset_fair:
2868                 apply_fair = false;
2869                 fair_skipped = false;
2870                 reset_alloc_batches(ac->preferred_zoneref->zone);
2871                 goto zonelist_scan;
2872         }
2873
2874         return NULL;
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2879  * meminfo in irq context.
2880  */
2881 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2882 {
2883         bool ret = false;
2884
2885 #if NODES_SHIFT > 8
2886         ret = in_interrupt();
2887 #endif
2888         return ret;
2889 }
2890
2891 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2892                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2893                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2894
2895 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2896 {
2897         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2898
2899         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2900             debug_guardpage_minorder() > 0)
2901                 return;
2902
2903         /*
2904          * This documents exceptions given to allocations in certain
2905          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2906          * of allowed nodes.
2907          */
2908         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2909                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2910                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2911                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2912         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2913                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2914
2915         if (fmt) {
2916                 struct va_format vaf;
2917                 va_list args;
2918
2919                 va_start(args, fmt);
2920
2921                 vaf.fmt = fmt;
2922                 vaf.va = &args;
2923
2924                 pr_warn("%pV", &vaf);
2925
2926                 va_end(args);
2927         }
2928
2929         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2930                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2931         dump_stack();
2932         if (!should_suppress_show_mem())
2933                 show_mem(filter);
2934 }
2935
2936 static inline struct page *
2937 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2938         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2939 {
2940         struct oom_control oc = {
2941                 .zonelist = ac->zonelist,
2942                 .nodemask = ac->nodemask,
2943                 .gfp_mask = gfp_mask,
2944                 .order = order,
2945         };
2946         struct page *page;
2947
2948         *did_some_progress = 0;
2949
2950         /*
2951          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2952          * making progress for us.
2953          */
2954         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2955                 *did_some_progress = 1;
2956                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2957                 return NULL;
2958         }
2959
2960         /*
2961          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2962          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2963          * we're still under heavy pressure.
2964          */
2965         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2966                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2967         if (page)
2968                 goto out;
2969
2970         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2971                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2972                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2973                         goto out;
2974                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2975                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2976                         goto out;
2977                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2978                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2979                         goto out;
2980                 if (pm_suspended_storage())
2981                         goto out;
2982                 /*
2983                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
2984                  * other request to make a forward progress.
2985                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
2986                  * do much for this context but let's try it to at least get
2987                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
2988                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
2989                  * failures more gracefully we should just bail out here.
2990                  */
2991
2992                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2993                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2994                         goto out;
2995         }
2996         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2997         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2998                 *did_some_progress = 1;
2999
3000                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3001                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3002                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3003                         /*
3004                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3005                          * are depleted
3006                          */
3007                         if (!page)
3008                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3009                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3010                 }
3011         }
3012 out:
3013         mutex_unlock(&oom_lock);
3014         return page;
3015 }
3016
3017 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3018 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3019 static struct page *
3020 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3021                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3022                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
3023                 bool *deferred_compaction)
3024 {
3025         unsigned long compact_result;
3026         struct page *page;
3027
3028         if (!order)
3029                 return NULL;
3030
3031         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3032         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3033                                                 mode, contended_compaction);
3034         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3035
3036         switch (compact_result) {
3037         case COMPACT_DEFERRED:
3038                 *deferred_compaction = true;
3039                 /* fall-through */
3040         case COMPACT_SKIPPED:
3041                 return NULL;
3042         default:
3043                 break;
3044         }
3045
3046         /*
3047          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3048          * count a compaction stall
3049          */
3050         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3051
3052         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3053                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3054
3055         if (page) {
3056                 struct zone *zone = page_zone(page);
3057
3058                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3059                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3060                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3061                 return page;
3062         }
3063
3064         /*
3065          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3066          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3067          */
3068         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3069
3070         cond_resched();
3071
3072         return NULL;
3073 }
3074 #else
3075 static inline struct page *
3076 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3077                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3078                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
3079                 bool *deferred_compaction)
3080 {
3081         return NULL;
3082 }
3083 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3084
3085 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3086 static int
3087 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3088                                         const struct alloc_context *ac)
3089 {
3090         struct reclaim_state reclaim_state;
3091         int progress;
3092
3093         cond_resched();
3094
3095         /* We now go into synchronous reclaim */
3096         cpuset_memory_pressure_bump();
3097         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3098         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3099         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3100         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3101
3102         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3103                                                                 ac->nodemask);
3104
3105         current->reclaim_state = NULL;
3106         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3107         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3108
3109         cond_resched();
3110
3111         return progress;
3112 }
3113
3114 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3115 static inline struct page *
3116 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3117                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3118                 unsigned long *did_some_progress)
3119 {
3120         struct page *page = NULL;
3121         bool drained = false;
3122
3123         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3124         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3125                 return NULL;
3126
3127 retry:
3128         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3129                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3130
3131         /*
3132          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3133          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3134          * Shrink them them and try again
3135          */
3136         if (!page && !drained) {
3137                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3138                 drain_all_pages(NULL);
3139                 drained = true;
3140                 goto retry;
3141         }
3142
3143         return page;
3144 }
3145
3146 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3147 {
3148         struct zoneref *z;
3149         struct zone *zone;
3150
3151         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3152                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3153                 wakeup_kswapd(zone, order, ac_classzone_idx(ac));
3154 }
3155
3156 static inline unsigned int
3157 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3158 {
3159         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3160
3161         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3162         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3163
3164         /*
3165          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3166          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3167          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3168          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3169          */
3170         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3171
3172         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3173                 /*
3174                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3175                  * if it can't schedule.
3176                  */
3177                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3178                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3179                 /*
3180                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3181                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3182                  */
3183                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3184         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3185                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3186
3187         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3188                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3189                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3190                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3191                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3192                 else if (!in_interrupt() &&
3193                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3194                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3195                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3196         }
3197 #ifdef CONFIG_CMA
3198         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3199                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3200 #endif
3201         return alloc_flags;
3202 }
3203
3204 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3205 {
3206         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3207 }
3208
3209 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3210 {
3211         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3212 }
3213
3214 static inline struct page *
3215 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3216                                                 struct alloc_context *ac)
3217 {
3218         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3219         struct page *page = NULL;
3220         unsigned int alloc_flags;
3221         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3222         unsigned long did_some_progress;
3223         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3224         bool deferred_compaction = false;
3225         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3226
3227         /*
3228          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3229          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3230          * be using allocators in order of preference for an area that is
3231          * too large.
3232          */
3233         if (order >= MAX_ORDER) {
3234                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3235                 return NULL;
3236         }
3237
3238         /*
3239          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3240          * callers that are not in atomic context.
3241          */
3242         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3243                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3244                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3245
3246 retry:
3247         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3248                 wake_all_kswapds(order, ac);
3249
3250         /*
3251          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3252          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3253          * to how we want to proceed.
3254          */
3255         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3256
3257         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3258         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3259                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3260         if (page)
3261                 goto got_pg;
3262
3263         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3264         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3265                 /*
3266                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3267                  * the allocation is high priority and these type of
3268                  * allocations are system rather than user orientated
3269                  */
3270                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3271                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3272                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3273                 if (page)
3274                         goto got_pg;
3275         }
3276
3277         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3278         if (!can_direct_reclaim) {
3279                 /*
3280                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3281                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3282                  * to fail.
3283                  */
3284                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3285                 goto nopage;
3286         }
3287
3288         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3289         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3290                 /*
3291                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3292                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3293                  * for somebody to do a work for us.
3294                  */
3295                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3296                         cond_resched();
3297                         goto retry;
3298                 }
3299                 goto nopage;
3300         }
3301
3302         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3303         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3304                 goto nopage;
3305
3306         /*
3307          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3308          * attempts after direct reclaim are synchronous
3309          */
3310         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3311                                         migration_mode,
3312                                         &contended_compaction,
3313                                         &deferred_compaction);
3314         if (page)
3315                 goto got_pg;
3316
3317         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3318         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3319                 /*
3320                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3321                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3322                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3323                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3324                  * instead of entering direct reclaim.
3325                  */
3326                 if (deferred_compaction)
3327                         goto nopage;
3328
3329                 /*
3330                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3331                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3332                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3333                  * so we fallback to base pages instead.
3334                  */
3335                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3336                         goto nopage;
3337
3338                 /*
3339                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3340                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3341                  * khugepaged trying to collapse.
3342                  */
3343                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3344                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3345                         goto nopage;
3346         }
3347
3348         /*
3349          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3350          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3351          * khugepaged trying to collapse.
3352          */
3353         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3354                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3355
3356         /* Try direct reclaim and then allocating */
3357         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3358                                                         &did_some_progress);
3359         if (page)
3360                 goto got_pg;
3361
3362         /* Do not loop if specifically requested */
3363         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3364                 goto noretry;
3365
3366         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3367         pages_reclaimed += did_some_progress;
3368         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3369             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3370                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3371                 wait_iff_congested(ac->preferred_zoneref->zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3372                 goto retry;
3373         }
3374
3375         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3376         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3377         if (page)
3378                 goto got_pg;
3379
3380         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3381         if (did_some_progress)
3382                 goto retry;
3383
3384 noretry:
3385         /*
3386          * High-order allocations do not necessarily loop after
3387          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3388          * being called after reclaim so call directly if necessary
3389          */
3390         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3391                                             ac, migration_mode,
3392                                             &contended_compaction,
3393                                             &deferred_compaction);
3394         if (page)
3395                 goto got_pg;
3396 nopage:
3397         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3398 got_pg:
3399         return page;
3400 }
3401
3402 /*
3403  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3404  */
3405 struct page *
3406 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3407                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3408 {
3409         struct page *page;
3410         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3411         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_FAIR;
3412         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3413         struct alloc_context ac = {
3414                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3415                 .zonelist = zonelist,
3416                 .nodemask = nodemask,
3417                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3418         };
3419
3420         if (cpusets_enabled()) {
3421                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3422                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3423                 if (!ac.nodemask)
3424                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3425         }
3426
3427         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3428
3429         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3430
3431         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3432
3433         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3434                 return NULL;
3435
3436         /*
3437          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3438          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3439          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3440          */
3441         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3442                 return NULL;
3443
3444         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3445                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3446
3447 retry_cpuset:
3448         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3449
3450         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3451         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3452
3453         /* The preferred zone is used for statistics later */
3454         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3455                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3456         if (!ac.preferred_zoneref) {
3457                 page = NULL;
3458                 goto no_zone;
3459         }
3460
3461         /* First allocation attempt */
3462         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3463         if (likely(page))
3464                 goto out;
3465
3466         /*
3467          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3468          * because I/O on the device might not complete.
3469          */
3470         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3471         ac.spread_dirty_pages = false;
3472
3473         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3474
3475 no_zone:
3476         /*
3477          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3478          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3479          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3480          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3481          */
3482         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3483                 alloc_mask = gfp_mask;
3484                 goto retry_cpuset;
3485         }
3486
3487 out:
3488         if (kmemcheck_enabled && page)
3489                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3490
3491         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3492
3493         return page;
3494 }
3495 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3496
3497 /*
3498  * Common helper functions.
3499  */
3500 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3501 {
3502         struct page *page;
3503
3504         /*
3505          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3506          * a highmem page
3507          */
3508         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3509
3510         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3511         if (!page)
3512                 return 0;
3513         return (unsigned long) page_address(page);
3514 }
3515 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3516
3517 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3518 {
3519         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3520 }
3521 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3522
3523 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3524 {
3525         if (put_page_testzero(page)) {
3526                 if (order == 0)
3527                         free_hot_cold_page(page, false);
3528                 else
3529                         __free_pages_ok(page, order);
3530         }
3531 }
3532
3533 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3534
3535 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3536 {
3537         if (addr != 0) {
3538                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3539                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3540         }
3541 }
3542
3543 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3544
3545 /*
3546  * Page Fragment:
3547  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3548  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3549  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3550  *
3551  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3552  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3553  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3554  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3555  */
3556 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3557                                        gfp_t gfp_mask)
3558 {
3559         struct page *page = NULL;
3560         gfp_t gfp = gfp_mask;
3561
3562 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3563         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3564                     __GFP_NOMEMALLOC;
3565         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3566                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3567         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3568 #endif
3569         if (unlikely(!page))
3570                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3571
3572         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3573
3574         return page;
3575 }
3576
3577 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3578                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3579 {
3580         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3581         struct page *page;
3582         int offset;
3583
3584         if (unlikely(!nc->va)) {
3585 refill:
3586                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3587                 if (!page)
3588                         return NULL;
3589
3590 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3591                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3592                 size = nc->size;
3593 #endif
3594                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3595                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3596                  */
3597                 page_ref_add(page, size - 1);
3598
3599                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3600                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3601                 nc->pagecnt_bias = size;
3602                 nc->offset = size;
3603         }
3604
3605         offset = nc->offset - fragsz;
3606         if (unlikely(offset < 0)) {
3607                 page = virt_to_page(nc->va);
3608
3609                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3610                         goto refill;
3611
3612 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3613                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3614                 size = nc->size;
3615 #endif
3616                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3617                 set_page_count(page, size);
3618
3619                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3620                 nc->pagecnt_bias = size;
3621                 offset = size - fragsz;
3622         }
3623
3624         nc->pagecnt_bias--;
3625         nc->offset = offset;
3626
3627         return nc->va + offset;
3628 }
3629 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3630
3631 /*
3632  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3633  */
3634 void __free_page_frag(void *addr)
3635 {
3636         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3637
3638         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3639                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3640 }
3641 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3642
3643 /*
3644  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3645  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3646  * equivalent to alloc_pages.
3647  *
3648  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3649  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3650  */
3651 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3652 {
3653         struct page *page;
3654
3655         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3656         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3657                 __free_pages(page, order);
3658                 page = NULL;
3659         }
3660         return page;
3661 }
3662
3663 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3664 {
3665         struct page *page;
3666
3667         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3668         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3669                 __free_pages(page, order);
3670                 page = NULL;
3671         }
3672         return page;
3673 }
3674
3675 /*
3676  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3677  * alloc_kmem_pages.
3678  */
3679 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3680 {
3681         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3682         __free_pages(page, order);
3683 }
3684
3685 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3686 {
3687         if (addr != 0) {
3688                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3689                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3690         }
3691 }
3692
3693 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3694                 size_t size)
3695 {
3696         if (addr) {
3697                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3698                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3699
3700                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3701                 while (used < alloc_end) {
3702                         free_page(used);
3703                         used += PAGE_SIZE;
3704                 }
3705         }
3706         return (void *)addr;
3707 }
3708
3709 /**
3710  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3711  * @size: the number of bytes to allocate
3712  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3713  *
3714  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3715  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3716  * allocate memory in power-of-two pages.
3717  *
3718  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3719  *
3720  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3721  */
3722 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3723 {
3724         unsigned int order = get_order(size);
3725         unsigned long addr;
3726
3727         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3728         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3729 }
3730 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3731
3732 /**
3733  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3734  *                         pages on a node.
3735  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3736  * @size: the number of bytes to allocate
3737  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3738  *
3739  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3740  * back.
3741  */
3742 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3743 {
3744         unsigned int order = get_order(size);
3745         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3746         if (!p)
3747                 return NULL;
3748         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3749 }
3750
3751 /**
3752  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3753  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3754  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3755  *
3756  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3757  */
3758 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3759 {
3760         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3761         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3762
3763         while (addr < end) {
3764                 free_page(addr);
3765                 addr += PAGE_SIZE;
3766         }
3767 }
3768 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3769
3770 /**
3771  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3772  * @offset: The zone index of the highest zone
3773  *
3774  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3775  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3776  * zone, the number of pages is calculated as:
3777  *     managed_pages - high_pages
3778  */
3779 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3780 {
3781         struct zoneref *z;
3782         struct zone *zone;
3783
3784         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3785         unsigned long sum = 0;
3786
3787         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3788
3789         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3790                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3791                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3792                 if (size > high)
3793                         sum += size - high;
3794         }
3795
3796         return sum;
3797 }
3798
3799 /**
3800  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3801  *
3802  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3803  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3804  */
3805 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3806 {
3807         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3808 }
3809 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3810
3811 /**
3812  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3813  *
3814  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3815  * high watermark within all zones.
3816  */
3817 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3818 {
3819         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3820 }
3821
3822 static inline void show_node(struct zone *zone)
3823 {
3824         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3825                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3826 }
3827
3828 long si_mem_available(void)
3829 {
3830         long available;
3831         unsigned long pagecache;
3832         unsigned long wmark_low = 0;
3833         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
3834         struct zone *zone;
3835         int lru;
3836
3837         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
3838                 pages[lru] = global_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
3839
3840         for_each_zone(zone)
3841                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
3842
3843         /*
3844          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
3845          * without causing swapping.
3846          */
3847         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
3848
3849         /*
3850          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
3851          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
3852          * low watermark worth of cache, needs to stay.
3853          */
3854         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
3855         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
3856         available += pagecache;
3857
3858         /*
3859          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
3860          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
3861          */
3862         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
3863                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
3864
3865         if (available < 0)
3866                 available = 0;
3867         return available;
3868 }
3869 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
3870
3871 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3872 {
3873         val->totalram = totalram_pages;
3874         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3875         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3876         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3877         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3878         val->freehigh = nr_free_highpages();
3879         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3880 }
3881
3882 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3883
3884 #ifdef CONFIG_NUMA
3885 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3886 {
3887         int zone_type;          /* needs to be signed */
3888         unsigned long managed_pages = 0;
3889         unsigned long managed_highpages = 0;
3890         unsigned long free_highpages = 0;
3891         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3892
3893         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3894                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3895         val->totalram = managed_pages;
3896         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3897         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3898 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3899         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3900                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
3901
3902                 if (is_highmem(zone)) {
3903                         managed_highpages += zone->managed_pages;
3904                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3905                 }
3906         }
3907         val->totalhigh = managed_highpages;
3908         val->freehigh = free_highpages;
3909 #else
3910         val->totalhigh = managed_highpages;
3911         val->freehigh = free_highpages;
3912 #endif
3913         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3914 }
3915 #endif
3916
3917 /*
3918  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3919  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3920  */
3921 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3922 {
3923         bool ret = false;
3924         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3925
3926         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3927                 goto out;
3928
3929         do {
3930                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3931                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3932         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3933 out:
3934         return ret;
3935 }
3936
3937 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3938
3939 static void show_migration_types(unsigned char type)
3940 {
3941         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3942                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3943                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3944                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3945                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3946 #ifdef CONFIG_CMA
3947                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3948 #endif
3949 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3950                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3951 #endif
3952         };
3953         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3954         char *p = tmp;
3955         int i;
3956
3957         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3958                 if (type & (1 << i))
3959                         *p++ = types[i];
3960         }
3961
3962         *p = '\0';
3963         printk("(%s) ", tmp);
3964 }
3965
3966 /*
3967  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3968  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3969  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3970  *
3971  * Bits in @filter:
3972  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3973  *   cpuset.
3974  */
3975 void show_free_areas(unsigned int filter)
3976 {
3977         unsigned long free_pcp = 0;
3978         int cpu;
3979         struct zone *zone;
3980
3981         for_each_populated_zone(zone) {
3982                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3983                         continue;
3984
3985                 for_each_online_cpu(cpu)
3986                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3987         }
3988
3989         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3990                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3991                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3992                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3993                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3994                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3995                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3996                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3997                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3998                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3999                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4000                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4001                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4002                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4003                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
4004                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4005                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4006                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4007                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4008                 global_page_state(NR_SHMEM),
4009                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4010                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4011                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4012                 free_pcp,
4013                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4014
4015         for_each_populated_zone(zone) {
4016                 int i;
4017
4018                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4019                         continue;
4020
4021                 free_pcp = 0;
4022                 for_each_online_cpu(cpu)
4023                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4024
4025                 show_node(zone);
4026                 printk("%s"
4027                         " free:%lukB"
4028                         " min:%lukB"
4029                         " low:%lukB"
4030                         " high:%lukB"
4031                         " active_anon:%lukB"
4032                         " inactive_anon:%lukB"
4033                         " active_file:%lukB"
4034                         " inactive_file:%lukB"
4035                         " unevictable:%lukB"
4036                         " isolated(anon):%lukB"
4037                         " isolated(file):%lukB"
4038                         " present:%lukB"
4039                         " managed:%lukB"
4040                         " mlocked:%lukB"
4041                         " dirty:%lukB"
4042                         " writeback:%lukB"
4043                         " mapped:%lukB"
4044                         " shmem:%lukB"
4045                         " slab_reclaimable:%lukB"
4046                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4047                         " kernel_stack:%lukB"
4048                         " pagetables:%lukB"
4049                         " unstable:%lukB"
4050                         " bounce:%lukB"
4051                         " free_pcp:%lukB"
4052                         " local_pcp:%ukB"
4053                         " free_cma:%lukB"
4054                         " writeback_tmp:%lukB"
4055                         " pages_scanned:%lu"
4056                         " all_unreclaimable? %s"
4057                         "\n",
4058                         zone->name,
4059                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4060                         K(min_wmark_pages(zone)),
4061                         K(low_wmark_pages(zone)),
4062                         K(high_wmark_pages(zone)),
4063                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
4064                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
4065                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
4066                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
4067                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
4068                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
4069                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
4070                         K(zone->present_pages),
4071                         K(zone->managed_pages),
4072                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4073                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
4074                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
4075                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
4076                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
4077                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4078                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4079                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
4080                                 THREAD_SIZE / 1024,
4081                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4082                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
4083                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4084                         K(free_pcp),
4085                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4086                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
4087                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4088                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
4089                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
4090                         );
4091                 printk("lowmem_reserve[]:");
4092                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4093                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4094                 printk("\n");
4095         }
4096
4097         for_each_populated_zone(zone) {
4098                 unsigned int order;
4099                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4100                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4101
4102                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4103                         continue;
4104                 show_node(zone);
4105                 printk("%s: ", zone->name);
4106
4107                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4108                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4109                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4110                         int type;
4111
4112                         nr[order] = area->nr_free;
4113                         total += nr[order] << order;
4114
4115                         types[order] = 0;
4116                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4117                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4118                                         types[order] |= 1 << type;
4119                         }
4120                 }
4121                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4122                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4123                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4124                         if (nr[order])
4125                                 show_migration_types(types[order]);
4126                 }
4127                 printk("= %lukB\n", K(total));
4128         }
4129
4130         hugetlb_show_meminfo();
4131
4132         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
4133
4134         show_swap_cache_info();
4135 }
4136
4137 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4138 {
4139         zoneref->zone = zone;
4140         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4141 }
4142
4143 /*
4144  * Builds allocation fallback zone lists.
4145  *
4146  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4147  */
4148 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4149                                 int nr_zones)
4150 {
4151         struct zone *zone;
4152         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4153
4154         do {
4155                 zone_type--;
4156                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4157                 if (populated_zone(zone)) {
4158                         zoneref_set_zone(zone,
4159                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4160                         check_highest_zone(zone_type);
4161                 }
4162         } while (zone_type);
4163
4164         return nr_zones;
4165 }
4166
4167
4168 /*
4169  *  zonelist_order:
4170  *  0 = automatic detection of better ordering.
4171  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4172  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4173  *
4174  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4175  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4176  */
4177 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4178 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4179 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4180
4181 /* zonelist order in the kernel.
4182  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4183  */
4184 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4185 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4186
4187
4188 #ifdef CONFIG_NUMA
4189 /* The value user specified ....changed by config */
4190 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4191 /* string for sysctl */
4192 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4193 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4194
4195 /*
4196  * interface for configure zonelist ordering.
4197  * command line option "numa_zonelist_order"
4198  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4199  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4200  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4201  */
4202
4203 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4204 {
4205         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4206                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4207         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4208                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4209         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4210                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4211         } else {
4212                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4213                 return -EINVAL;
4214         }
4215         return 0;
4216 }
4217
4218 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4219 {
4220         int ret;
4221
4222         if (!s)
4223                 return 0;
4224
4225         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4226         if (ret == 0)
4227                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4228
4229         return ret;
4230 }
4231 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4232
4233 /*
4234  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4235  */
4236 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4237                 void __user *buffer, size_t *length,
4238                 loff_t *ppos)
4239 {
4240         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4241         int ret;
4242         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4243
4244         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4245         if (write) {
4246                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4247                         ret = -EINVAL;
4248                         goto out;
4249                 }
4250                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4251         }
4252         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4253         if (ret)
4254                 goto out;
4255         if (write) {
4256                 int oldval = user_zonelist_order;
4257
4258                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4259                 if (ret) {
4260                         /*
4261                          * bogus value.  restore saved string
4262                          */
4263                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4264                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4265                         user_zonelist_order = oldval;
4266                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4267                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4268                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4269                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4270                 }
4271         }
4272 out:
4273         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4274         return ret;
4275 }
4276
4277
4278 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4279 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4280
4281 /**
4282  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4283  * @node: node whose fallback list we're appending
4284  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4285  *
4286  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4287  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4288  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4289  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4290  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4291  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4292  * on them otherwise.
4293  * It returns -1 if no node is found.
4294  */
4295 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4296 {
4297         int n, val;
4298         int min_val = INT_MAX;
4299         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4300         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4301
4302         /* Use the local node if we haven't already */
4303         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4304                 node_set(node, *used_node_mask);
4305                 return node;
4306         }
4307
4308         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4309
4310                 /* Don't want a node to appear more than once */
4311                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4312                         continue;
4313
4314                 /* Use the distance array to find the distance */
4315                 val = node_distance(node, n);
4316
4317                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4318                 val += (n < node);
4319
4320                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4321                 tmp = cpumask_of_node(n);
4322                 if (!cpumask_empty(tmp))
4323                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4324
4325                 /* Slight preference for less loaded node */
4326                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4327                 val += node_load[n];
4328
4329                 if (val < min_val) {
4330                         min_val = val;
4331                         best_node = n;
4332                 }
4333         }
4334
4335         if (best_node >= 0)
4336                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4337
4338         return best_node;
4339 }
4340
4341
4342 /*
4343  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4344  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4345  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4346  */
4347 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4348 {
4349         int j;
4350         struct zonelist *zonelist;
4351
4352         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4353         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4354                 ;
4355         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4356         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4357         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4358 }
4359
4360 /*
4361  * Build gfp_thisnode zonelists
4362  */
4363 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4364 {
4365         int j;
4366         struct zonelist *zonelist;
4367
4368         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4369         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4370         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4371         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4372 }
4373
4374 /*
4375  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4376  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4377  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4378  * may still exist in local DMA zone.
4379  */
4380 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4381
4382 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4383 {
4384         int pos, j, node;
4385         int zone_type;          /* needs to be signed */
4386         struct zone *z;
4387         struct zonelist *zonelist;
4388
4389         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4390         pos = 0;
4391         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4392                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4393                         node = node_order[j];
4394                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4395                         if (populated_zone(z)) {
4396                                 zoneref_set_zone(z,
4397                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4398                                 check_highest_zone(zone_type);
4399                         }
4400                 }
4401         }
4402         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4403         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4404 }
4405
4406 #if defined(CONFIG_64BIT)
4407 /*
4408  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4409  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4410  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4411  */
4412 static int default_zonelist_order(void)
4413 {
4414         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4415 }
4416 #else
4417 /*
4418  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4419  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4420  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4421  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4422  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4423  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4424  */
4425 static int default_zonelist_order(void)
4426 {
4427         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4428 }
4429 #endif /* CONFIG_64BIT */
4430
4431 static void set_zonelist_order(void)
4432 {
4433         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4434                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4435         else
4436                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4437 }
4438
4439 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4440 {
4441         int i, node, load;
4442         nodemask_t used_mask;
4443         int local_node, prev_node;
4444         struct zonelist *zonelist;
4445         unsigned int order = current_zonelist_order;
4446
4447         /* initialize zonelists */
4448         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4449                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4450                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4451                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4452         }
4453
4454         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4455         local_node = pgdat->node_id;
4456         load = nr_online_nodes;
4457         prev_node = local_node;
4458         nodes_clear(used_mask);
4459
4460         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4461         i = 0;
4462
4463         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4464                 /*
4465                  * We don't want to pressure a particular node.
4466                  * So adding penalty to the first node in same
4467                  * distance group to make it round-robin.
4468                  */
4469                 if (node_distance(local_node, node) !=
4470                     node_distance(local_node, prev_node))
4471                         node_load[node] = load;
4472
4473                 prev_node = node;
4474                 load--;
4475                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4476                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4477                 else
4478                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4479         }
4480
4481         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4482                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4483                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4484         }
4485
4486         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4487 }
4488
4489 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4490 /*
4491  * Return node id of node used for "local" allocations.
4492  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4493  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4494  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4495  */
4496 int local_memory_node(int node)
4497 {
4498         struct zoneref *z;
4499
4500         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4501                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4502                                    NULL);
4503         return z->zone->node;
4504 }
4505 #endif
4506
4507 #else   /* CONFIG_NUMA */
4508
4509 static void set_zonelist_order(void)
4510 {
4511         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4512 }
4513
4514 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4515 {
4516         int node, local_node;
4517         enum zone_type j;
4518         struct zonelist *zonelist;
4519
4520         local_node = pgdat->node_id;
4521
4522         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4523         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4524
4525         /*
4526          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4527          * of all the other nodes.
4528          * We don't want to pressure a particular node, so when
4529          * building the zones for node N, we make sure that the
4530          * zones coming right after the local ones are those from
4531          * node N+1 (modulo N)
4532          */
4533         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4534                 if (!node_online(node))
4535                         continue;
4536                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4537         }
4538         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4539                 if (!node_online(node))
4540                         continue;
4541                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4542         }
4543
4544         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4545         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4546 }
4547
4548 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4549
4550 /*
4551  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4552  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4553  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4554  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4555  * with interrupts disabled.
4556  *
4557  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4558  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4559  * hotplugged processors.
4560  *
4561  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4562  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4563  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4564  */
4565 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4566 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4567 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4568
4569 /*
4570  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4571  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4572  */
4573 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4574
4575 /* return values int ....just for stop_machine() */
4576 static int __build_all_zonelists(void *data)
4577 {
4578         int nid;
4579         int cpu;
4580         pg_data_t *self = data;
4581
4582 #ifdef CONFIG_NUMA
4583         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4584 #endif
4585
4586         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4587                 build_zonelists(self);
4588         }
4589
4590         for_each_online_node(nid) {
4591                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4592
4593                 build_zonelists(pgdat);
4594         }
4595
4596         /*
4597          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4598          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4599          * each zone will be allocated later when the per cpu
4600          * allocator is available.
4601          *
4602          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4603          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4604          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4605          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4606          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4607          * (a chicken-egg dilemma).
4608          */
4609         for_each_possible_cpu(cpu) {
4610                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4611
4612 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4613                 /*
4614                  * We now know the "local memory node" for each node--
4615                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4616                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4617                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4618                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4619                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4620                  */
4621                 if (cpu_online(cpu))
4622                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4623 #endif
4624         }
4625
4626         return 0;
4627 }
4628
4629 static noinline void __init
4630 build_all_zonelists_init(void)
4631 {
4632         __build_all_zonelists(NULL);
4633         mminit_verify_zonelist();
4634         cpuset_init_current_mems_allowed();
4635 }
4636
4637 /*
4638  * Called with zonelists_mutex held always
4639  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4640  *
4641  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4642  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4643  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4644  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4645  */
4646 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4647 {
4648         set_zonelist_order();
4649
4650         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4651                 build_all_zonelists_init();
4652         } else {
4653 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4654                 if (zone)
4655                         setup_zone_pageset(zone);
4656 #endif
4657                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4658                    of zonelist */
4659                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4660                 /* cpuset refresh routine should be here */
4661         }
4662         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4663         /*
4664          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4665          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4666          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4667          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4668          * disabled and enable it later
4669          */
4670         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4671                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4672         else
4673                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4674
4675         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
4676                 nr_online_nodes,
4677                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4678                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4679                 vm_total_pages);
4680 #ifdef CONFIG_NUMA
4681         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4682 #endif
4683 }
4684
4685 /*
4686  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4687  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4688  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4689  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4690  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4691  * conservative, even though it seems large.
4692  *
4693  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4694  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4695  */
4696 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4697
4698 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4699 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4700 {
4701         unsigned long size = 1;
4702
4703         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4704
4705         while (size < pages)
4706                 size <<= 1;
4707
4708         /*
4709          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4710          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4711          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4712          */
4713         size = min(size, 4096UL);
4714
4715         return max(size, 4UL);
4716 }
4717 #else
4718 /*
4719  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4720  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4721  *
4722  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4723  *
4724  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4725  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4726  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4727  *
4728  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4729  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4730  *
4731  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4732  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4733  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4734  */
4735 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4736 {
4737         return 4096UL;
4738 }
4739 #endif
4740
4741 /*
4742  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4743  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4744  * hash function before the remainder is taken.
4745  */
4746 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4747 {
4748         return ffz(~size);
4749 }
4750
4751 /*
4752  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4753  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4754  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4755  */
4756 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4757                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4758 {
4759         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4760         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4761         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4762         unsigned long pfn;
4763         unsigned long nr_initialised = 0;
4764 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4765         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4766 #endif
4767
4768         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4769                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4770
4771         /*
4772          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4773          * memory
4774          */
4775         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4776                 start_pfn += altmap->reserve;
4777
4778         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4779                 /*
4780                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4781                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4782                  */
4783                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4784                         goto not_early;
4785
4786                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4787                         continue;
4788                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4789                         continue;
4790                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4791                         break;
4792
4793 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4794                 /*
4795                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4796                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4797                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4798                  */
4799                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4800                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4801                                 continue;
4802
4803                 /*
4804                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4805                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4806                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4807                  */
4808                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4809                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4810                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4811                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4812                                                 break;
4813                                 r = tmp;
4814                         }
4815                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4816                             memblock_is_mirror(r)) {
4817                                 /* already initialized as NORMAL */
4818                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4819                                 continue;
4820                         }
4821                 }
4822 #endif
4823
4824 not_early:
4825                 /*
4826                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4827                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4828                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4829                  * the address space during boot when many long-lived
4830                  * kernel allocations are made.
4831                  *
4832                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4833                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4834                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4835                  * pfn out of zone.
4836                  */
4837                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4838                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4839
4840                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4841                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4842                 } else {
4843                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4844                 }
4845         }
4846 }
4847
4848 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4849 {
4850         unsigned int order, t;
4851         for_each_migratetype_order(order, t) {
4852                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4853                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4854         }
4855 }
4856
4857 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4858 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4859         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4860 #endif
4861
4862 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4863 {
4864 #ifdef CONFIG_MMU
4865         int batch;
4866
4867         /*
4868          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4869          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4870          *
4871          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4872          */
4873         batch = zone->managed_pages / 1024;
4874         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4875                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4876         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4877         if (batch < 1)
4878                 batch = 1;
4879
4880         /*
4881          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4882          * of 2 value was found to be more likely to have
4883          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4884          *
4885          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4886          * batches of pages, one task can end up with a lot
4887          * of pages of one half of the possible page colors
4888          * and the other with pages of the other colors.
4889          */
4890         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4891
4892         return batch;
4893
4894 #else
4895         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4896          * conditions.
4897          *
4898          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4899          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4900          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4901          *
4902          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4903          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4904          * can be a significant delay between the individual batches being
4905          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4906          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4907          */
4908         return 0;
4909 #endif
4910 }
4911
4912 /*
4913  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4914  * ->batch must never be higher then ->high.
4915  * The following function updates them in a safe manner without read side
4916  * locking.
4917  *
4918  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4919  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4920  *
4921  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4922  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4923  * exist).
4924  */
4925 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4926                 unsigned long batch)
4927 {
4928        /* start with a fail safe value for batch */
4929         pcp->batch = 1;
4930         smp_wmb();
4931
4932        /* Update high, then batch, in order */
4933         pcp->high = high;
4934         smp_wmb();
4935
4936         pcp->batch = batch;
4937 }
4938
4939 /* a companion to pageset_set_high() */
4940 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4941 {
4942         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4943 }
4944
4945 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4946 {
4947         struct per_cpu_pages *pcp;
4948         int migratetype;
4949
4950         memset(p, 0, sizeof(*p));
4951
4952         pcp = &p->pcp;
4953         pcp->count = 0;
4954         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4955                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4956 }
4957
4958 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4959 {
4960         pageset_init(p);
4961         pageset_set_batch(p, batch);
4962 }
4963
4964 /*
4965  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4966  * to the value high for the pageset p.
4967  */
4968 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4969                                 unsigned long high)
4970 {
4971         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4972         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4973                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4974
4975         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4976 }
4977
4978 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4979                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4980 {
4981         if (percpu_pagelist_fraction)
4982                 pageset_set_high(pcp,
4983                         (zone->managed_pages /
4984                                 percpu_pagelist_fraction));
4985         else
4986                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4987 }
4988
4989 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4990 {
4991         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4992
4993         pageset_init(pcp);
4994         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4995 }
4996
4997 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4998 {
4999         int cpu;
5000         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5001         for_each_possible_cpu(cpu)
5002                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5003 }
5004
5005 /*
5006  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5007  * Before this call only boot pagesets were available.
5008  */
5009 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5010 {
5011         struct zone *zone;
5012
5013         for_each_populated_zone(zone)
5014                 setup_zone_pageset(zone);
5015 }
5016
5017 static noinline __init_refok
5018 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
5019 {
5020         int i;
5021         size_t alloc_size;
5022
5023         /*
5024          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
5025          * per zone.
5026          */
5027         zone->wait_table_hash_nr_entries =
5028                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
5029         zone->wait_table_bits =
5030                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
5031         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
5032                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
5033
5034         if (!slab_is_available()) {
5035                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
5036                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
5037                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
5038         } else {
5039                 /*
5040                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
5041                  * via memory hot-add.
5042                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
5043                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
5044                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
5045                  * node itself as well.
5046                  * To use this new node's memory, further consideration will be
5047                  * necessary.
5048                  */
5049                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
5050         }
5051         if (!zone->wait_table)
5052                 return -ENOMEM;
5053
5054         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
5055                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
5056
5057         return 0;
5058 }
5059
5060 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5061 {
5062         /*
5063          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5064          * relies on the ability of the linker to provide the
5065          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5066          */
5067         zone->pageset = &boot_pageset;
5068
5069         if (populated_zone(zone))
5070                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5071                         zone->name, zone->present_pages,
5072                                          zone_batchsize(zone));
5073 }
5074
5075 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5076                                         unsigned long zone_start_pfn,
5077                                         unsigned long size)
5078 {
5079         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5080         int ret;
5081         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
5082         if (ret)
5083                 return ret;
5084         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5085
5086         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5087
5088         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5089                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5090                         pgdat->node_id,
5091                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5092                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5093
5094         zone_init_free_lists(zone);
5095
5096         return 0;
5097 }
5098
5099 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5100 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5101
5102 /*
5103  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5104  */
5105 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5106                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5107 {
5108         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5109         int nid;
5110
5111         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5112                 return state->last_nid;
5113
5114         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5115         if (nid != -1) {
5116                 state->last_start = start_pfn;
5117                 state->last_end = end_pfn;
5118                 state->last_nid = nid;
5119         }
5120
5121         return nid;
5122 }
5123 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5124
5125 /**
5126  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5127  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5128  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5129  *
5130  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5131  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5132  * memblock_free_early_nid() manually.
5133  */
5134 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5135 {
5136         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5137         int i, this_nid;
5138
5139         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5140                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5141                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5142
5143                 if (start_pfn < end_pfn)
5144                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5145                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5146                                         this_nid);
5147         }
5148 }
5149
5150 /**
5151  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5152  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5153  *
5154  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5155  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5156  */
5157 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5158 {
5159         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5160         int i, this_nid;
5161
5162         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5163                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5164 }
5165
5166 /**
5167  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5168  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5169  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5170  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5171  *
5172  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5173  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5174  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5175  * PFNs will be 0.
5176  */
5177 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5178                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5179 {
5180         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5181         int i;
5182
5183         *start_pfn = -1UL;
5184         *end_pfn = 0;
5185
5186         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5187                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5188                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5189         }
5190
5191         if (*start_pfn == -1UL)
5192                 *start_pfn = 0;
5193 }
5194
5195 /*
5196  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5197  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5198  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5199  */
5200 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5201 {
5202         int zone_index;
5203         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5204                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5205                         continue;
5206
5207                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5208                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5209                         break;
5210         }
5211
5212         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5213         movable_zone = zone_index;
5214 }
5215
5216 /*
5217  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5218  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5219  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5220  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5221  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5222  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5223  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5224  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5225  */
5226 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5227                                         unsigned long zone_type,
5228                                         unsigned long node_start_pfn,
5229                                         unsigned long node_end_pfn,
5230                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5231                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5232 {
5233         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5234         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5235                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5236                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5237                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5238                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5239                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5240
5241                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5242                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5243                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5244         }
5245 }
5246
5247 /*
5248  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5249  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5250  */
5251 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5252                                         unsigned long zone_type,
5253                                         unsigned long node_start_pfn,
5254                                         unsigned long node_end_pfn,
5255                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5256                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5257                                         unsigned long *ignored)
5258 {
5259         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5260         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5261                 return 0;
5262
5263         /* Get the start and end of the zone */
5264         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5265         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5266         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5267                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5268                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5269
5270         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5271         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5272                 return 0;
5273
5274         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5275         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5276         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5277
5278         /* Return the spanned pages */
5279         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5280 }
5281
5282 /*
5283  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5284  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5285  */
5286 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5287                                 unsigned long range_start_pfn,
5288                                 unsigned long range_end_pfn)
5289 {
5290         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5291         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5292         int i;
5293
5294         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5295                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5296                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5297                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5298         }
5299         return nr_absent;
5300 }
5301
5302 /**
5303  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5304  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5305  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5306  *
5307  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5308  */
5309 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5310                                                         unsigned long end_pfn)
5311 {
5312         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5313 }
5314
5315 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5316 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5317                                         unsigned long zone_type,
5318                                         unsigned long node_start_pfn,
5319                                         unsigned long node_end_pfn,
5320                                         unsigned long *ignored)
5321 {
5322         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5323         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5324         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5325         unsigned long nr_absent;
5326
5327         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5328         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5329                 return 0;
5330
5331         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5332         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5333
5334         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5335                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5336                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5337         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5338
5339         /*
5340          * ZONE_MOVABLE handling.
5341          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5342          * and vice versa.
5343          */
5344         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5345                 if (mirrored_kernelcore) {
5346                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5347                         struct memblock_region *r;
5348
5349                         for_each_memblock(memory, r) {
5350                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5351                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5352                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5353                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5354
5355                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5356                                     memblock_is_mirror(r))
5357                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5358
5359                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5360                                     !memblock_is_mirror(r))
5361                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5362                         }
5363                 } else {
5364                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5365                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5366                 }
5367         }
5368
5369         return nr_absent;
5370 }
5371
5372 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5373 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5374                                         unsigned long zone_type,
5375                                         unsigned long node_start_pfn,
5376                                         unsigned long node_end_pfn,
5377                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5378                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5379                                         unsigned long *zones_size)
5380 {
5381         unsigned int zone;
5382
5383         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5384         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5385                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5386
5387         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5388
5389         return zones_size[zone_type];
5390 }
5391
5392 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5393                                                 unsigned long zone_type,
5394                                                 unsigned long node_start_pfn,
5395                                                 unsigned long node_end_pfn,
5396                                                 unsigned long *zholes_size)
5397 {
5398         if (!zholes_size)
5399                 return 0;
5400
5401         return zholes_size[zone_type];
5402 }
5403
5404 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5405
5406 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5407                                                 unsigned long node_start_pfn,
5408                                                 unsigned long node_end_pfn,
5409                                                 unsigned long *zones_size,
5410                                                 unsigned long *zholes_size)
5411 {
5412         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5413         enum zone_type i;
5414
5415         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5416                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5417                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5418                 unsigned long size, real_size;
5419
5420                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5421                                                   node_start_pfn,
5422                                                   node_end_pfn,
5423                                                   &zone_start_pfn,
5424                                                   &zone_end_pfn,
5425                                                   zones_size);
5426                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5427                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5428                                                   zholes_size);
5429                 if (size)
5430                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5431                 else
5432                         zone->zone_start_pfn = 0;
5433                 zone->spanned_pages = size;
5434                 zone->present_pages = real_size;
5435
5436                 totalpages += size;
5437                 realtotalpages += real_size;
5438         }
5439
5440         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5441         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5442         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5443                                                         realtotalpages);
5444 }
5445
5446 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5447 /*
5448  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5449  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5450  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5451  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5452  * bytes.
5453  */
5454 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5455 {
5456         unsigned long usemapsize;
5457
5458         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5459         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5460         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5461         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5462         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5463
5464         return usemapsize / 8;
5465 }
5466
5467 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5468                                 struct zone *zone,
5469                                 unsigned long zone_start_pfn,
5470                                 unsigned long zonesize)
5471 {
5472         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5473         zone->pageblock_flags = NULL;
5474         if (usemapsize)
5475                 zone->pageblock_flags =
5476                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5477                                                          pgdat->node_id);
5478 }
5479 #else
5480 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5481                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5482 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5483
5484 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5485
5486 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5487 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5488 {
5489         unsigned int order;
5490
5491         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5492         if (pageblock_order)
5493                 return;
5494
5495         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5496                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5497         else
5498                 order = MAX_ORDER - 1;
5499
5500         /*
5501          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5502          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5503          * powerpc.
5504          */
5505         pageblock_order = order;
5506 }
5507 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5508
5509 /*
5510  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5511  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5512  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5513  * the kernel config
5514  */
5515 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5516 {
5517 }
5518
5519 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5520
5521 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5522                                                    unsigned long present_pages)
5523 {
5524         unsigned long pages = spanned_pages;
5525
5526         /*
5527          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5528          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5529          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5530          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5531          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5532          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5533          */
5534         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5535             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5536                 pages = present_pages;
5537
5538         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5539 }
5540
5541 /*
5542  * Set up the zone data structures:
5543  *   - mark all pages reserved
5544  *   - mark all memory queues empty
5545  *   - clear the memory bitmaps
5546  *
5547  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5548  */
5549 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5550 {
5551         enum zone_type j;
5552         int nid = pgdat->node_id;
5553         int ret;
5554
5555         pgdat_resize_init(pgdat);
5556 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5557         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5558         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5559         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5560 #endif
5561 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5562         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5563         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5564         pgdat->split_queue_len = 0;
5565 #endif
5566         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5567         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5568 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5569         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5570 #endif
5571         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5572
5573         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5574                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5575                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5576                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5577
5578                 size = zone->spanned_pages;
5579                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5580
5581                 /*
5582                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5583                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5584                  * and per-cpu initialisations
5585                  */
5586                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5587                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5588                         if (freesize >= memmap_pages) {
5589                                 freesize -= memmap_pages;
5590                                 if (memmap_pages)
5591                                         printk(KERN_DEBUG
5592                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5593                                                zone_names[j], memmap_pages);
5594                         } else
5595                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5596                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5597                 }
5598
5599                 /* Account for reserved pages */
5600                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5601                         freesize -= dma_reserve;
5602                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5603                                         zone_names[0], dma_reserve);
5604                 }
5605
5606                 if (!is_highmem_idx(j))
5607                         nr_kernel_pages += freesize;
5608                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5609                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5610                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5611                 nr_all_pages += freesize;
5612
5613                 /*
5614                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5615                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5616                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5617                  */
5618                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5619 #ifdef CONFIG_NUMA
5620                 zone->node = nid;
5621                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5622                                                 / 100;
5623                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5624 #endif
5625                 zone->name = zone_names[j];
5626                 spin_lock_init(&zone->lock);
5627                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5628                 zone_seqlock_init(zone);
5629                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5630                 zone_pcp_init(zone);
5631
5632                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5633                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5634
5635                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5636                 if (!size)
5637                         continue;
5638
5639                 set_pageblock_order();
5640                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5641                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5642                 BUG_ON(ret);
5643                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5644         }
5645 }
5646
5647 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5648 {
5649         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5650         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5651
5652         /* Skip empty nodes */
5653         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5654                 return;
5655
5656 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5657         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5658         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5659         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5660         if (!pgdat->node_mem_map) {
5661                 unsigned long size, end;
5662                 struct page *map;
5663
5664                 /*
5665                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5666                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5667                  * for the buddy allocator to function correctly.
5668                  */
5669                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5670                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5671                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5672                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5673                 if (!map)
5674                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5675                                                                pgdat->node_id);
5676                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5677         }
5678 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5679         /*
5680          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5681          */
5682         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5683                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5684 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5685                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5686                         mem_map -= offset;
5687 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5688         }
5689 #endif
5690 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5691 }
5692
5693 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5694                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5695 {
5696         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5697         unsigned long start_pfn = 0;
5698         unsigned long end_pfn = 0;
5699
5700         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5701         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5702
5703         reset_deferred_meminit(pgdat);
5704         pgdat->node_id = nid;
5705         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5706 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5707         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5708         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5709                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5710                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5711 #else
5712         start_pfn = node_start_pfn;
5713 #endif
5714         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5715                                   zones_size, zholes_size);
5716
5717         alloc_node_mem_map(pgdat);
5718 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5719         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5720                 nid, (unsigned long)pgdat,
5721                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5722 #endif
5723
5724         free_area_init_core(pgdat);
5725 }
5726
5727 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5728
5729 #if MAX_NUMNODES > 1
5730 /*
5731  * Figure out the number of possible node ids.
5732  */
5733 void __init setup_nr_node_ids(void)
5734 {
5735         unsigned int highest;
5736
5737         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5738         nr_node_ids = highest + 1;
5739 }
5740 #endif
5741
5742 /**
5743  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5744  *
5745  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5746  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5747  * all the nodes.
5748  *
5749  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5750  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5751  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5752  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5753  *
5754  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5755  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5756  * populated node map.
5757  *
5758  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5759  * requirement (single node).
5760  */
5761 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5762 {
5763         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5764         unsigned long start, end, mask;
5765         int last_nid = -1;
5766         int i, nid;
5767
5768         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5769                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5770                         last_nid = nid;
5771                         last_end = end;
5772                         continue;
5773                 }
5774
5775                 /*
5776                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5777                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5778                  * too coarse to separate the current node from the last.
5779                  */
5780                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5781                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5782                         mask <<= 1;
5783
5784                 /* accumulate all internode masks */
5785                 accl_mask |= mask;
5786         }
5787
5788         /* convert mask to number of pages */
5789         return ~accl_mask + 1;
5790 }
5791
5792 /* Find the lowest pfn for a node */
5793 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5794 {
5795         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5796         unsigned long start_pfn;
5797         int i;
5798
5799         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5800                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5801
5802         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5803                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5804                 return 0;
5805         }
5806
5807         return min_pfn;
5808 }
5809
5810 /**
5811  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5812  *
5813  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5814  * memblock_set_node().
5815  */
5816 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5817 {
5818         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5819 }
5820
5821 /*
5822  * early_calculate_totalpages()
5823  * Sum pages in active regions for movable zone.
5824  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5825  */
5826 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5827 {
5828         unsigned long totalpages = 0;
5829         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5830         int i, nid;
5831
5832         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5833                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5834
5835                 totalpages += pages;
5836                 if (pages)
5837                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5838         }
5839         return totalpages;
5840 }
5841
5842 /*
5843  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5844  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5845  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5846  * others
5847  */
5848 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5849 {
5850         int i, nid;
5851         unsigned long usable_startpfn;
5852         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5853         /* save the state before borrow the nodemask */
5854         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5855         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5856         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5857         struct memblock_region *r;
5858
5859         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5860         find_usable_zone_for_movable();
5861
5862         /*
5863          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5864          * options.
5865          */
5866         if (movable_node_is_enabled()) {
5867                 for_each_memblock(memory, r) {
5868                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5869                                 continue;
5870
5871                         nid = r->nid;
5872
5873                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5874                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5875                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5876                                 usable_startpfn;
5877                 }
5878
5879                 goto out2;
5880         }
5881
5882         /*
5883          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5884          */
5885         if (mirrored_kernelcore) {
5886                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5887
5888                 for_each_memblock(memory, r) {
5889                         if (memblock_is_mirror(r))
5890                                 continue;
5891
5892                         nid = r->nid;
5893
5894                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5895
5896                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5897                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5898                                 continue;
5899                         }
5900
5901                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5902                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5903                                 usable_startpfn;
5904                 }
5905
5906                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5907                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5908
5909                 goto out2;
5910         }
5911
5912         /*
5913          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5914          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5915          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5916          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5917          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5918          * what movablecore would have allowed.
5919          */
5920         if (required_movablecore) {
5921                 unsigned long corepages;
5922
5923                 /*
5924                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5925                  * was requested by the user
5926                  */
5927                 required_movablecore =
5928                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5929                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5930                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5931
5932                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5933         }
5934
5935         /*
5936          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5937          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5938          */
5939         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5940                 goto out;
5941
5942         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5943         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5944
5945 restart:
5946         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5947         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5948         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5949                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5950
5951                 /*
5952                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5953                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5954                  * amount of memory for the kernel
5955                  */
5956                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5957                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5958
5959                 /*
5960                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5961                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5962                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5963                  */
5964                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5965
5966                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5967                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5968                         unsigned long size_pages;
5969
5970                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5971                         if (start_pfn >= end_pfn)
5972                                 continue;
5973
5974                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5975                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5976                                 unsigned long kernel_pages;
5977                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5978                                                                 - start_pfn;
5979
5980                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5981                                                         kernelcore_remaining);
5982                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5983                                                         required_kernelcore);
5984
5985                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5986                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5987
5988                                         /*
5989                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5990                                          * that if we have to rebalance
5991                                          * kernelcore across nodes, we will
5992                                          * not double account here
5993                                          */
5994                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5995                                         continue;
5996                                 }
5997                                 start_pfn = usable_startpfn;
5998                         }
5999
6000                         /*
6001                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6002                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6003                          * number of pages used as kernelcore
6004                          */
6005                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6006                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6007                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6008                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6009
6010                         /*
6011                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6012                          * break if the kernelcore for this node has been
6013                          * satisfied
6014                          */
6015                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6016                                                                 size_pages);
6017                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6018                         if (!kernelcore_remaining)
6019                                 break;
6020                 }
6021         }
6022
6023         /*
6024          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6025          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6026          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6027          * satisfied
6028          */
6029         usable_nodes--;
6030         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6031                 goto restart;
6032
6033 out2:
6034         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6035         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6036                 zone_movable_pfn[nid] =
6037                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6038
6039 out:
6040         /* restore the node_state */
6041         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6042 }
6043
6044 /* Any regular or high memory on that node ? */
6045 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6046 {
6047         enum zone_type zone_type;
6048
6049         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6050                 return;
6051
6052         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6053                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6054                 if (populated_zone(zone)) {
6055                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6056                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6057                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6058                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6059                         break;
6060                 }
6061         }
6062 }
6063
6064 /**
6065  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6066  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6067  *
6068  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6069  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6070  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6071  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6072  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6073  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6074  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6075  * at arch_max_dma_pfn.
6076  */
6077 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6078 {
6079         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6080         int i, nid;
6081
6082         /* Record where the zone boundaries are */
6083         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6084                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6085         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6086                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6087         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
6088         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
6089         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6090                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6091                         continue;
6092                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
6093                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
6094                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
6095                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
6096         }
6097         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6098         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6099
6100         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6101         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6102         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6103
6104         /* Print out the zone ranges */
6105         pr_info("Zone ranges:\n");
6106         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6107                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6108                         continue;
6109                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6110                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6111                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6112                         pr_cont("empty\n");
6113                 else
6114                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6115                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6116                                         << PAGE_SHIFT,
6117                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6118                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6119         }
6120
6121         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6122         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6123         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6124                 if (zone_movable_pfn[i])
6125                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6126                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6127         }
6128
6129         /* Print out the early node map */
6130         pr_info("Early memory node ranges\n");
6131         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6132                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6133                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6134                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6135
6136         /* Initialise every node */
6137         mminit_verify_pageflags_layout();
6138         setup_nr_node_ids();
6139         for_each_online_node(nid) {
6140                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6141                 free_area_init_node(nid, NULL,
6142                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6143
6144                 /* Any memory on that node */
6145                 if (pgdat->node_present_pages)
6146                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6147                 check_for_memory(pgdat, nid);
6148         }
6149 }
6150
6151 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6152 {
6153         unsigned long long coremem;
6154         if (!p)
6155                 return -EINVAL;
6156
6157         coremem = memparse(p, &p);
6158         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6159
6160         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6161         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6162
6163         return 0;
6164 }
6165
6166 /*
6167  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6168  * cannot be reclaimed or migrated.
6169  */
6170 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6171 {
6172         /* parse kernelcore=mirror */
6173         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6174                 mirrored_kernelcore = true;
6175                 return 0;
6176         }
6177
6178         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6179 }
6180
6181 /*
6182  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6183  * can be reclaimed or migrated.
6184  */
6185 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6186 {
6187         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6188 }
6189
6190 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6191 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6192
6193 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6194
6195 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6196 {
6197         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6198         page_zone(page)->managed_pages += count;
6199         totalram_pages += count;
6200 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6201         if (PageHighMem(page))
6202                 totalhigh_pages += count;
6203 #endif
6204         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6205 }
6206 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6207
6208 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6209 {
6210         void *pos;
6211         unsigned long pages = 0;
6212
6213         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6214         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6215         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6216                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6217                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6218                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6219         }
6220
6221         if (pages && s)
6222                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6223                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6224
6225         return pages;
6226 }
6227 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6228
6229 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6230 void free_highmem_page(struct page *page)
6231 {
6232         __free_reserved_page(page);
6233         totalram_pages++;
6234         page_zone(page)->managed_pages++;
6235         totalhigh_pages++;
6236 }
6237 #endif
6238
6239
6240 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6241 {
6242         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6243         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6244
6245         physpages = get_num_physpages();
6246         codesize = _etext - _stext;
6247         datasize = _edata - _sdata;
6248         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6249         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6250         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6251         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6252
6253         /*
6254          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6255          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6256          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6257          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6258          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6259          */
6260 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6261         do { \
6262                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6263                         size -= adj; \
6264         } while (0)
6265
6266         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6267                      _sinittext, init_code_size);
6268         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6269         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6270         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6271         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6272
6273 #undef  adj_init_size
6274
6275         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6276 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6277                 ", %luK highmem"
6278 #endif
6279                 "%s%s)\n",
6280                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6281                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6282                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6283                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6284                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6285                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6286 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6287                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6288 #endif
6289                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6290 }
6291
6292 /**
6293  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6294  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6295  *
6296  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6297  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6298  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6299  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6300  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6301  * smaller per-cpu batchsize.
6302  */
6303 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6304 {
6305         dma_reserve = new_dma_reserve;
6306 }
6307
6308 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6309 {
6310         free_area_init_node(0, zones_size,
6311                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6312 }
6313
6314 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6315                                  unsigned long action, void *hcpu)
6316 {
6317         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6318
6319         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6320                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6321                 drain_pages(cpu);
6322
6323                 /*
6324                  * Spill the event counters of the dead processor
6325                  * into the current processors event counters.
6326                  * This artificially elevates the count of the current
6327                  * processor.
6328                  */
6329                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6330
6331                 /*
6332                  * Zero the differential counters of the dead processor
6333                  * so that the vm statistics are consistent.
6334                  *
6335                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6336                  * race with what we are doing.
6337                  */
6338                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6339         }
6340         return NOTIFY_OK;
6341 }
6342
6343 void __init page_alloc_init(void)
6344 {
6345         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6346 }
6347
6348 /*
6349  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6350  *      or min_free_kbytes changes.
6351  */
6352 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6353 {
6354         struct pglist_data *pgdat;
6355         unsigned long reserve_pages = 0;
6356         enum zone_type i, j;
6357
6358         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6359                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6360                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6361                         long max = 0;
6362
6363                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6364                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6365                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6366                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6367                         }
6368
6369                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6370                         max += high_wmark_pages(zone);
6371
6372                         if (max > zone->managed_pages)
6373                                 max = zone->managed_pages;
6374
6375                         zone->totalreserve_pages = max;
6376
6377                         reserve_pages += max;
6378                 }
6379         }
6380         totalreserve_pages = reserve_pages;
6381 }
6382
6383 /*
6384  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6385  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6386  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6387  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6388  */
6389 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6390 {
6391         struct pglist_data *pgdat;
6392         enum zone_type j, idx;
6393
6394         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6395                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6396                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6397                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6398
6399                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6400
6401                         idx = j;
6402                         while (idx) {
6403                                 struct zone *lower_zone;
6404
6405                                 idx--;
6406
6407                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6408                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6409
6410                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6411                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6412                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6413                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6414                         }
6415                 }
6416         }
6417
6418         /* update totalreserve_pages */
6419         calculate_totalreserve_pages();
6420 }
6421
6422 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6423 {
6424         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6425         unsigned long lowmem_pages = 0;
6426         struct zone *zone;
6427         unsigned long flags;
6428
6429         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6430         for_each_zone(zone) {
6431                 if (!is_highmem(zone))
6432                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6433         }
6434
6435         for_each_zone(zone) {
6436                 u64 tmp;
6437
6438                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6439                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6440                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6441                 if (is_highmem(zone)) {
6442                         /*
6443                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6444                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6445                          * value here.
6446                          *
6447                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6448                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6449                          * not be capped for highmem.
6450                          */
6451                         unsigned long min_pages;
6452
6453                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6454                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6455                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6456                 } else {
6457                         /*
6458                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6459                          * proportionate to the zone's size.
6460                          */
6461                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6462                 }
6463
6464                 /*
6465                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6466                  * scale factor in proportion to available memory, but
6467                  * ensure a minimum size on small systems.
6468                  */
6469                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6470                             mult_frac(zone->managed_pages,
6471                                       watermark_scale_factor, 10000));
6472
6473                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6474                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6475
6476                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6477                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6478                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6479
6480                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6481         }
6482
6483         /* update totalreserve_pages */
6484         calculate_totalreserve_pages();
6485 }
6486
6487 /**
6488  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6489  * or when memory is hot-{added|removed}
6490  *
6491  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6492  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6493  */
6494 void setup_per_zone_wmarks(void)
6495 {
6496         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6497         __setup_per_zone_wmarks();
6498         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6499 }
6500
6501 /*
6502  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6503  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6504  * to be referenced again before it is swapped out.
6505  *
6506  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6507  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6508  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6509  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6510  *
6511  * total     target    max
6512  * memory    ratio     inactive anon
6513  * -------------------------------------
6514  *   10MB       1         5MB
6515  *  100MB       1        50MB
6516  *    1GB       3       250MB
6517  *   10GB      10       0.9GB
6518  *  100GB      31         3GB
6519  *    1TB     101        10GB
6520  *   10TB     320        32GB
6521  */
6522 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6523 {
6524         unsigned int gb, ratio;
6525
6526         /* Zone size in gigabytes */
6527         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6528         if (gb)
6529                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6530         else
6531                 ratio = 1;
6532
6533         zone->inactive_ratio = ratio;
6534 }
6535
6536 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6537 {
6538         struct zone *zone;
6539
6540         for_each_zone(zone)
6541                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6542 }
6543
6544 /*
6545  * Initialise min_free_kbytes.
6546  *
6547  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6548  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6549  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6550  *
6551  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6552  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6553  *
6554  * which yields
6555  *
6556  * 16MB:        512k
6557  * 32MB:        724k
6558  * 64MB:        1024k
6559  * 128MB:       1448k
6560  * 256MB:       2048k
6561  * 512MB:       2896k
6562  * 1024MB:      4096k
6563  * 2048MB:      5792k
6564  * 4096MB:      8192k
6565  * 8192MB:      11584k
6566  * 16384MB:     16384k
6567  */
6568 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6569 {
6570         unsigned long lowmem_kbytes;
6571         int new_min_free_kbytes;
6572
6573         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6574         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6575
6576         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6577                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6578                 if (min_free_kbytes < 128)
6579                         min_free_kbytes = 128;
6580                 if (min_free_kbytes > 65536)
6581                         min_free_kbytes = 65536;
6582         } else {
6583                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6584                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6585         }
6586         setup_per_zone_wmarks();
6587         refresh_zone_stat_thresholds();
6588         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6589         setup_per_zone_inactive_ratio();
6590         return 0;
6591 }
6592 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6593
6594 /*
6595  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6596  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6597  *      changes.
6598  */
6599 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6600         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6601 {
6602         int rc;
6603
6604         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6605         if (rc)
6606                 return rc;
6607
6608         if (write) {
6609                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6610                 setup_per_zone_wmarks();
6611         }
6612         return 0;
6613 }
6614
6615 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6616         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6617 {
6618         int rc;
6619
6620         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6621         if (rc)
6622                 return rc;
6623
6624         if (write)
6625                 setup_per_zone_wmarks();
6626
6627         return 0;
6628 }
6629
6630 #ifdef CONFIG_NUMA
6631 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6632         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6633 {
6634         struct zone *zone;
6635         int rc;
6636
6637         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6638         if (rc)
6639                 return rc;
6640
6641         for_each_zone(zone)
6642                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6643                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6644         return 0;
6645 }
6646
6647 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6648         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6649 {
6650         struct zone *zone;
6651         int rc;
6652
6653         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6654         if (rc)
6655                 return rc;
6656
6657         for_each_zone(zone)
6658                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6659                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6660         return 0;
6661 }
6662 #endif
6663
6664 /*
6665  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6666  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6667  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6668  *
6669  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6670  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6671  * if in function of the boot time zone sizes.
6672  */
6673 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6674         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6675 {
6676         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6677         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6678         return 0;
6679 }
6680
6681 /*
6682  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6683  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6684  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6685  */
6686 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6687         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6688 {
6689         struct zone *zone;
6690         int old_percpu_pagelist_fraction;
6691         int ret;
6692
6693         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6694         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6695
6696         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6697         if (!write || ret < 0)
6698                 goto out;
6699
6700         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6701         if (percpu_pagelist_fraction &&
6702             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6703                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6704                 ret = -EINVAL;
6705                 goto out;
6706         }
6707
6708         /* No change? */
6709         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6710                 goto out;
6711
6712         for_each_populated_zone(zone) {
6713                 unsigned int cpu;
6714
6715                 for_each_possible_cpu(cpu)
6716                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6717                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6718         }
6719 out:
6720         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6721         return ret;
6722 }
6723
6724 #ifdef CONFIG_NUMA
6725 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6726
6727 static int __init set_hashdist(char *str)
6728 {
6729         if (!str)
6730                 return 0;
6731         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6732         return 1;
6733 }
6734 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6735 #endif
6736
6737 /*
6738  * allocate a large system hash table from bootmem
6739  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6740  *   quantity of entries
6741  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6742  */
6743 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6744                                      unsigned long bucketsize,
6745                                      unsigned long numentries,
6746                                      int scale,
6747                                      int flags,
6748                                      unsigned int *_hash_shift,
6749                                      unsigned int *_hash_mask,
6750                                      unsigned long low_limit,
6751                                      unsigned long high_limit)
6752 {
6753         unsigned long long max = high_limit;
6754         unsigned long log2qty, size;
6755         void *table = NULL;
6756
6757         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6758         if (!numentries) {
6759                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6760                 numentries = nr_kernel_pages;
6761
6762                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6763                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6764                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6765
6766                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6767                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6768                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6769                 else
6770                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6771
6772                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6773                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6774                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6775                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6776                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6777                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6778                                 BUG_ON(!numentries);
6779                         }
6780                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6781                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6782         }
6783         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6784
6785         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6786         if (max == 0) {
6787                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6788                 do_div(max, bucketsize);
6789         }
6790         max = min(max, 0x80000000ULL);
6791
6792         if (numentries < low_limit)
6793                 numentries = low_limit;
6794         if (numentries > max)
6795                 numentries = max;
6796
6797         log2qty = ilog2(numentries);
6798
6799         do {
6800                 size = bucketsize << log2qty;
6801                 if (flags & HASH_EARLY)
6802                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6803                 else if (hashdist)
6804                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6805                 else {
6806                         /*
6807                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6808                          * some pages at the end of hash table which
6809                          * alloc_pages_exact() automatically does
6810                          */
6811                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6812                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6813                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6814                         }
6815                 }
6816         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6817
6818         if (!table)
6819                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6820
6821         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6822                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
6823
6824         if (_hash_shift)
6825                 *_hash_shift = log2qty;
6826         if (_hash_mask)
6827                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6828
6829         return table;
6830 }
6831
6832 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6833 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
6834                                                         unsigned long pfn)
6835 {
6836 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6837         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6838 #else
6839         return page_zone(page)->pageblock_flags;
6840 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6841 }
6842
6843 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
6844 {
6845 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6846         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6847         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6848 #else
6849         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6850         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6851 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6852 }
6853
6854 /**
6855  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6856  * @page: The page within the block of interest
6857  * @pfn: The target page frame number
6858  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6859  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6860  *
6861  * Return: pageblock_bits flags
6862  */
6863 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6864                                         unsigned long end_bitidx,
6865                                         unsigned long mask)
6866 {
6867         unsigned long *bitmap;
6868         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6869         unsigned long word;
6870
6871         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
6872         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
6873         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6874         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6875
6876         word = bitmap[word_bitidx];
6877         bitidx += end_bitidx;
6878         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6879 }
6880
6881 /**
6882  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6883  * @page: The page within the block of interest
6884  * @flags: The flags to set
6885  * @pfn: The target page frame number
6886  * @end_bitidx: The last bit of interest
6887  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6888  */
6889 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6890                                         unsigned long pfn,
6891                                         unsigned long end_bitidx,
6892                                         unsigned long mask)
6893 {
6894         unsigned long *bitmap;
6895         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6896         unsigned long old_word, word;
6897
6898         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6899
6900         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
6901         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
6902         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6903         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6904
6905         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
6906
6907         bitidx += end_bitidx;
6908         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6909         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6910
6911         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6912         for (;;) {
6913                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6914                 if (word == old_word)
6915                         break;
6916                 word = old_word;
6917         }
6918 }
6919
6920 /*
6921  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6922  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6923  *
6924  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6925  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6926  * expect this function should be exact.
6927  */
6928 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6929                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6930 {
6931         unsigned long pfn, iter, found;
6932         int mt;
6933
6934         /*
6935          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6936          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6937          */
6938         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6939                 return false;
6940         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6941         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6942                 return false;
6943
6944         pfn = page_to_pfn(page);
6945         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6946                 unsigned long check = pfn + iter;
6947
6948                 if (!pfn_valid_within(check))
6949                         continue;
6950
6951                 page = pfn_to_page(check);
6952
6953                 /*
6954                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6955                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6956                  * handle each tail page individually in migration.
6957                  */
6958                 if (PageHuge(page)) {
6959                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6960                         continue;
6961                 }
6962
6963                 /*
6964                  * We can't use page_count without pin a page
6965                  * because another CPU can free compound page.
6966                  * This check already skips compound tails of THP
6967                  * because their page->_refcount is zero at all time.
6968                  */
6969                 if (!page_ref_count(page)) {
6970                         if (PageBuddy(page))
6971                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6972                         continue;
6973                 }
6974
6975                 /*
6976                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6977                  * page_count() is not 0.
6978                  */
6979                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6980                         continue;
6981
6982                 if (!PageLRU(page))
6983                         found++;
6984                 /*
6985                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6986                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6987                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6988                  */
6989                 /*
6990                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6991                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6992                  *
6993                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6994                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6995                  * page at boot.
6996                  */
6997                 if (found > count)
6998                         return true;
6999         }
7000         return false;
7001 }
7002
7003 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7004 {
7005         struct zone *zone;
7006         unsigned long pfn;
7007
7008         /*
7009          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7010          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7011          * the zone but still within the section.
7012          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7013          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7014          */
7015         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7016                 return false;
7017
7018         zone = page_zone(page);
7019         pfn = page_to_pfn(page);
7020         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7021                 return false;
7022
7023         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7024 }
7025
7026 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7027
7028 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7029 {
7030         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7031                              pageblock_nr_pages) - 1);
7032 }
7033
7034 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7035 {
7036         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7037                                 pageblock_nr_pages));
7038 }
7039
7040 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7041 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7042                                         unsigned long start, unsigned long end)
7043 {
7044         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7045         unsigned long nr_reclaimed;
7046         unsigned long pfn = start;
7047         unsigned int tries = 0;
7048         int ret = 0;
7049
7050         migrate_prep();
7051
7052         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7053                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7054                         ret = -EINTR;
7055                         break;
7056                 }
7057
7058                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7059                         cc->nr_migratepages = 0;
7060                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7061                         if (!pfn) {
7062                                 ret = -EINTR;
7063                                 break;
7064                         }
7065                         tries = 0;
7066                 } else if (++tries == 5) {
7067                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7068                         break;
7069                 }
7070
7071                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7072                                                         &cc->migratepages);
7073                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7074
7075                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7076                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7077         }
7078         if (ret < 0) {
7079                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7080                 return ret;
7081         }
7082         return 0;
7083 }
7084
7085 /**
7086  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7087  * @start:      start PFN to allocate
7088  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7089  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7090  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7091  *                      in range must have the same migratetype and it must
7092  *                      be either of the two.
7093  *
7094  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7095  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7096  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7097  * pages fall in.
7098  *
7099  * The PFN range must belong to a single zone.
7100  *
7101  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7102  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7103  * need to be freed with free_contig_range().
7104  */
7105 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7106                        unsigned migratetype)
7107 {
7108         unsigned long outer_start, outer_end;
7109         unsigned int order;
7110         int ret = 0;
7111
7112         struct compact_control cc = {
7113                 .nr_migratepages = 0,
7114                 .order = -1,
7115                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7116                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7117                 .ignore_skip_hint = true,
7118         };
7119         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7120
7121         /*
7122          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7123          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7124          * have different sizes, and due to the way page allocator
7125          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7126          * that page allocator won't try to merge buddies from
7127          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7128          * other migration type.
7129          *
7130          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7131          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7132          * we are interested in).  This will put all the pages in
7133          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7134          *
7135          * When this is done, we take the pages in range from page
7136          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7137          * page allocator will never consider using them.
7138          *
7139          * This lets us mark the pageblocks back as
7140          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7141          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7142          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7143          */
7144
7145         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7146                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7147                                        false);
7148         if (ret)
7149                 return ret;
7150
7151         /*
7152          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7153          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7154          */
7155         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7156         if (ret && ret != -EBUSY)
7157                 goto done;
7158
7159         /*
7160          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7161          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7162          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7163          * What we are going to do is to allocate all pages from
7164          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7165          *
7166          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7167          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7168          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7169          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7170          * once this is done free the pages we are not interested in.
7171          *
7172          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7173          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7174          */
7175
7176         lru_add_drain_all();
7177         drain_all_pages(cc.zone);
7178
7179         order = 0;
7180         outer_start = start;
7181         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7182                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7183                         outer_start = start;
7184                         break;
7185                 }
7186                 outer_start &= ~0UL << order;
7187         }
7188
7189         if (outer_start != start) {
7190                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7191
7192                 /*
7193                  * outer_start page could be small order buddy page and
7194                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7195                  * in this case to report failed page properly
7196                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7197                  */
7198                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7199                         outer_start = start;
7200         }
7201
7202         /* Make sure the range is really isolated. */
7203         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7204                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7205                         __func__, outer_start, end);
7206                 ret = -EBUSY;
7207                 goto done;
7208         }
7209
7210         /* Grab isolated pages from freelists. */
7211         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7212         if (!outer_end) {
7213                 ret = -EBUSY;
7214                 goto done;
7215         }
7216
7217         /* Free head and tail (if any) */
7218         if (start != outer_start)
7219                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7220         if (end != outer_end)
7221                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7222
7223 done:
7224         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7225                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7226         return ret;
7227 }
7228
7229 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7230 {
7231         unsigned int count = 0;
7232
7233         for (; nr_pages--; pfn++) {
7234                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7235
7236                 count += page_count(page) != 1;
7237                 __free_page(page);
7238         }
7239         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7240 }
7241 #endif
7242
7243 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7244 /*
7245  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7246  * page high values need to be recalulated.
7247  */
7248 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7249 {
7250         unsigned cpu;
7251         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7252         for_each_possible_cpu(cpu)
7253                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7254                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7255         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7256 }
7257 #endif
7258
7259 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7260 {
7261         unsigned long flags;
7262         int cpu;
7263         struct per_cpu_pageset *pset;
7264
7265         /* avoid races with drain_pages()  */
7266         local_irq_save(flags);
7267         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7268                 for_each_online_cpu(cpu) {
7269                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7270                         drain_zonestat(zone, pset);
7271                 }
7272                 free_percpu(zone->pageset);
7273                 zone->pageset = &boot_pageset;
7274         }
7275         local_irq_restore(flags);
7276 }
7277
7278 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7279 /*
7280  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7281  * before calling this.
7282  */
7283 void
7284 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7285 {
7286         struct page *page;
7287         struct zone *zone;
7288         unsigned int order, i;
7289         unsigned long pfn;
7290         unsigned long flags;
7291         /* find the first valid pfn */
7292         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7293                 if (pfn_valid(pfn))
7294                         break;
7295         if (pfn == end_pfn)
7296                 return;
7297         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7298         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7299         pfn = start_pfn;
7300         while (pfn < end_pfn) {
7301                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7302                         pfn++;
7303                         continue;
7304                 }
7305                 page = pfn_to_page(pfn);
7306                 /*
7307                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7308                  * page_count() is not 0.
7309                  */
7310                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7311                         pfn++;
7312                         SetPageReserved(page);
7313                         continue;
7314                 }
7315
7316                 BUG_ON(page_count(page));
7317                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7318                 order = page_order(page);
7319 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7320                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7321                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7322 #endif
7323                 list_del(&page->lru);
7324                 rmv_page_order(page);
7325                 zone->free_area[order].nr_free--;
7326                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7327                         SetPageReserved((page+i));
7328                 pfn += (1 << order);
7329         }
7330         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7331 }
7332 #endif
7333
7334 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7335 {
7336         struct zone *zone = page_zone(page);
7337         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7338         unsigned long flags;
7339         unsigned int order;
7340
7341         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7342         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7343                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7344
7345                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7346                         break;
7347         }
7348         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7349
7350         return order < MAX_ORDER;
7351 }