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