]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm, page_alloc: remove unnecessary variable from free_pcppages_bulk
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
227         "Unmovable",
228         "Movable",
229         "Reclaimable",
230         "HighAtomic",
231 #ifdef CONFIG_CMA
232         "CMA",
233 #endif
234 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
235         "Isolate",
236 #endif
237 };
238
239 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
240         NULL,
241         free_compound_page,
242 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
243         free_huge_page,
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
246         free_transhuge_page,
247 #endif
248 };
249
250 int min_free_kbytes = 1024;
251 int user_min_free_kbytes = -1;
252 int watermark_scale_factor = 10;
253
254 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
255 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
256 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
257
258 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
261 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
262 static unsigned long __initdata required_movablecore;
263 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
264 static bool mirrored_kernelcore;
265
266 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
267 int movable_zone;
268 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
269 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
270
271 #if MAX_NUMNODES > 1
272 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
273 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
274 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
275 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
276 #endif
277
278 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
279
280 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
281 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
282 {
283         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
284 }
285
286 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
287 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
288 {
289         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
290                 return true;
291
292         return false;
293 }
294
295 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
296 {
297         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
298                 return true;
299
300         return false;
301 }
302
303 /*
304  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
305  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
306  */
307 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
308                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
309                                 unsigned long *nr_initialised)
310 {
311         unsigned long max_initialise;
312
313         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
314         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
315                 return true;
316         /*
317          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
318          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
319          */
320         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
321                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
322
323         (*nr_initialised)++;
324         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
325             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
326                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
327                 return false;
328         }
329
330         return true;
331 }
332 #else
333 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
334 {
335 }
336
337 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
338 {
339         return false;
340 }
341
342 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
343 {
344         return false;
345 }
346
347 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
348                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
349                                 unsigned long *nr_initialised)
350 {
351         return true;
352 }
353 #endif
354
355
356 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
357 {
358         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
359                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
360                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
361
362         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
363                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
364 }
365
366 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
367 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
368 {
369         int ret = 0;
370         unsigned seq;
371         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
372         unsigned long sp, start_pfn;
373
374         do {
375                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
376                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
377                 sp = zone->spanned_pages;
378                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
379                         ret = 1;
380         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
381
382         if (ret)
383                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
384                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
385                         start_pfn, start_pfn + sp);
386
387         return ret;
388 }
389
390 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
391 {
392         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
393                 return 0;
394         if (zone != page_zone(page))
395                 return 0;
396
397         return 1;
398 }
399 /*
400  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
401  */
402 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
403 {
404         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
405                 return 1;
406         if (!page_is_consistent(zone, page))
407                 return 1;
408
409         return 0;
410 }
411 #else
412 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
413 {
414         return 0;
415 }
416 #endif
417
418 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
419                 unsigned long bad_flags)
420 {
421         static unsigned long resume;
422         static unsigned long nr_shown;
423         static unsigned long nr_unshown;
424
425         /* Don't complain about poisoned pages */
426         if (PageHWPoison(page)) {
427                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
428                 return;
429         }
430
431         /*
432          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
433          * or allow a steady drip of one report per second.
434          */
435         if (nr_shown == 60) {
436                 if (time_before(jiffies, resume)) {
437                         nr_unshown++;
438                         goto out;
439                 }
440                 if (nr_unshown) {
441                         pr_alert(
442                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
443                                 nr_unshown);
444                         nr_unshown = 0;
445                 }
446                 nr_shown = 0;
447         }
448         if (nr_shown++ == 0)
449                 resume = jiffies + 60 * HZ;
450
451         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
452                 current->comm, page_to_pfn(page));
453         __dump_page(page, reason);
454         bad_flags &= page->flags;
455         if (bad_flags)
456                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
457                                                 bad_flags, &bad_flags);
458         dump_page_owner(page);
459
460         print_modules();
461         dump_stack();
462 out:
463         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
464         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
465         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
466 }
467
468 /*
469  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
470  *
471  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
472  *
473  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
474  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
475  *
476  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
477  * page destructors. See compound_page_dtors.
478  *
479  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
480  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
481  */
482
483 void free_compound_page(struct page *page)
484 {
485         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
486 }
487
488 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
489 {
490         int i;
491         int nr_pages = 1 << order;
492
493         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
494         set_compound_order(page, order);
495         __SetPageHead(page);
496         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
497                 struct page *p = page + i;
498                 set_page_count(p, 0);
499                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
500                 set_compound_head(p, page);
501         }
502         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
503 }
504
505 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
506 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
507 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
508                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
509 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
510 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
511
512 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
513 {
514         if (!buf)
515                 return -EINVAL;
516
517         if (strcmp(buf, "on") == 0)
518                 _debug_pagealloc_enabled = true;
519
520         if (strcmp(buf, "off") == 0)
521                 _debug_pagealloc_enabled = false;
522
523         return 0;
524 }
525 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
526
527 static bool need_debug_guardpage(void)
528 {
529         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
530         if (!debug_pagealloc_enabled())
531                 return false;
532
533         return true;
534 }
535
536 static void init_debug_guardpage(void)
537 {
538         if (!debug_pagealloc_enabled())
539                 return;
540
541         _debug_guardpage_enabled = true;
542 }
543
544 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
545         .need = need_debug_guardpage,
546         .init = init_debug_guardpage,
547 };
548
549 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
550 {
551         unsigned long res;
552
553         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
554                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
555                 return 0;
556         }
557         _debug_guardpage_minorder = res;
558         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
559         return 0;
560 }
561 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
562
563 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
564                                 unsigned int order, int migratetype)
565 {
566         struct page_ext *page_ext;
567
568         if (!debug_guardpage_enabled())
569                 return;
570
571         page_ext = lookup_page_ext(page);
572         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
573
574         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
575         set_page_private(page, order);
576         /* Guard pages are not available for any usage */
577         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
578 }
579
580 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
581                                 unsigned int order, int migratetype)
582 {
583         struct page_ext *page_ext;
584
585         if (!debug_guardpage_enabled())
586                 return;
587
588         page_ext = lookup_page_ext(page);
589         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
590
591         set_page_private(page, 0);
592         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
593                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
594 }
595 #else
596 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
597 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
598                                 unsigned int order, int migratetype) {}
599 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
600                                 unsigned int order, int migratetype) {}
601 #endif
602
603 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
604 {
605         set_page_private(page, order);
606         __SetPageBuddy(page);
607 }
608
609 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
610 {
611         __ClearPageBuddy(page);
612         set_page_private(page, 0);
613 }
614
615 /*
616  * This function checks whether a page is free && is the buddy
617  * we can do coalesce a page and its buddy if
618  * (a) the buddy is not in a hole &&
619  * (b) the buddy is in the buddy system &&
620  * (c) a page and its buddy have the same order &&
621  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
622  *
623  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
624  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
625  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
626  * serialized by zone->lock.
627  *
628  * For recording page's order, we use page_private(page).
629  */
630 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
631                                                         unsigned int order)
632 {
633         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
634                 return 0;
635
636         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
637                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
638                         return 0;
639
640                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
641
642                 return 1;
643         }
644
645         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
646                 /*
647                  * zone check is done late to avoid uselessly
648                  * calculating zone/node ids for pages that could
649                  * never merge.
650                  */
651                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
652                         return 0;
653
654                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
655
656                 return 1;
657         }
658         return 0;
659 }
660
661 /*
662  * Freeing function for a buddy system allocator.
663  *
664  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
665  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
666  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
667  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
668  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
669  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
670  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
671  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
672  * parts of the VM system.
673  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
674  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
675  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
676  * field.
677  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
678  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
679  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
680  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
681  * triggers coalescing into a block of larger size.
682  *
683  * -- nyc
684  */
685
686 static inline void __free_one_page(struct page *page,
687                 unsigned long pfn,
688                 struct zone *zone, unsigned int order,
689                 int migratetype)
690 {
691         unsigned long page_idx;
692         unsigned long combined_idx;
693         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
694         struct page *buddy;
695         unsigned int max_order;
696
697         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
698
699         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
700         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
701
702         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
703         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
704                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
705
706         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
707
708         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
709         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
710
711 continue_merging:
712         while (order < max_order - 1) {
713                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
714                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
715                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
716                         goto done_merging;
717                 /*
718                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
719                  * merge with it and move up one order.
720                  */
721                 if (page_is_guard(buddy)) {
722                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
723                 } else {
724                         list_del(&buddy->lru);
725                         zone->free_area[order].nr_free--;
726                         rmv_page_order(buddy);
727                 }
728                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
729                 page = page + (combined_idx - page_idx);
730                 page_idx = combined_idx;
731                 order++;
732         }
733         if (max_order < MAX_ORDER) {
734                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
735                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
736                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
737                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
738                  *
739                  * We don't want to hit this code for the more frequent
740                  * low-order merging.
741                  */
742                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
743                         int buddy_mt;
744
745                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
746                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
747                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
748
749                         if (migratetype != buddy_mt
750                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
751                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
752                                 goto done_merging;
753                 }
754                 max_order++;
755                 goto continue_merging;
756         }
757
758 done_merging:
759         set_page_order(page, order);
760
761         /*
762          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
763          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
764          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
765          * that is happening, add the free page to the tail of the list
766          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
767          * as a higher order page
768          */
769         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
770                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
771                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
772                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
773                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
774                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
775                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
776                         list_add_tail(&page->lru,
777                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
778                         goto out;
779                 }
780         }
781
782         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
783 out:
784         zone->free_area[order].nr_free++;
785 }
786
787 /*
788  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
789  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
790  * check if necessary.
791  */
792 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
793                                         unsigned long check_flags)
794 {
795         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
796                 return false;
797
798         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
799                         page_ref_count(page) |
800 #ifdef CONFIG_MEMCG
801                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
802 #endif
803                         (page->flags & check_flags)))
804                 return false;
805
806         return true;
807 }
808
809 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
810 {
811         const char *bad_reason;
812         unsigned long bad_flags;
813
814         bad_reason = NULL;
815         bad_flags = 0;
816
817         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
818                 bad_reason = "nonzero mapcount";
819         if (unlikely(page->mapping != NULL))
820                 bad_reason = "non-NULL mapping";
821         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
822                 bad_reason = "nonzero _refcount";
823         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
824                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
825                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
826         }
827 #ifdef CONFIG_MEMCG
828         if (unlikely(page->mem_cgroup))
829                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
830 #endif
831         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
832 }
833
834 static inline int free_pages_check(struct page *page)
835 {
836         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
837                 return 0;
838
839         /* Something has gone sideways, find it */
840         free_pages_check_bad(page);
841         return 1;
842 }
843
844 /*
845  * Frees a number of pages from the PCP lists
846  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
847  * count is the number of pages to free.
848  *
849  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
850  * see if this freeing clears that state.
851  *
852  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
853  * pinned" detection logic.
854  */
855 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
856                                         struct per_cpu_pages *pcp)
857 {
858         int migratetype = 0;
859         int batch_free = 0;
860         unsigned long nr_scanned;
861         bool isolated_pageblocks;
862
863         spin_lock(&zone->lock);
864         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
865         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
866         if (nr_scanned)
867                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
868
869         while (count) {
870                 struct page *page;
871                 struct list_head *list;
872
873                 /*
874                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
875                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
876                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
877                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
878                  * lists
879                  */
880                 do {
881                         batch_free++;
882                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
883                                 migratetype = 0;
884                         list = &pcp->lists[migratetype];
885                 } while (list_empty(list));
886
887                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
888                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
889                         batch_free = count;
890
891                 do {
892                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
893
894                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
895                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
896                         list_del(&page->lru);
897
898                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
899                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
900                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
901                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
902                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
903                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
904
905                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
906                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
907                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
908         }
909         spin_unlock(&zone->lock);
910 }
911
912 static void free_one_page(struct zone *zone,
913                                 struct page *page, unsigned long pfn,
914                                 unsigned int order,
915                                 int migratetype)
916 {
917         unsigned long nr_scanned;
918         spin_lock(&zone->lock);
919         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
920         if (nr_scanned)
921                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
922
923         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
924                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
925                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
926         }
927         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
928         spin_unlock(&zone->lock);
929 }
930
931 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
932 {
933         int ret = 1;
934
935         /*
936          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
937          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
938          */
939         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
940
941         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
942                 ret = 0;
943                 goto out;
944         }
945         switch (page - head_page) {
946         case 1:
947                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
948                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
949                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
950                         goto out;
951                 }
952                 break;
953         case 2:
954                 /*
955                  * the second tail page: ->mapping is
956                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
957                  */
958                 break;
959         default:
960                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
961                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
962                         goto out;
963                 }
964                 break;
965         }
966         if (unlikely(!PageTail(page))) {
967                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
968                 goto out;
969         }
970         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
971                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
972                 goto out;
973         }
974         ret = 0;
975 out:
976         page->mapping = NULL;
977         clear_compound_head(page);
978         return ret;
979 }
980
981 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
982                                 unsigned long zone, int nid)
983 {
984         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
985         init_page_count(page);
986         page_mapcount_reset(page);
987         page_cpupid_reset_last(page);
988
989         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
990 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
991         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
992         if (!is_highmem_idx(zone))
993                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
994 #endif
995 }
996
997 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
998                                         int nid)
999 {
1000         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1001 }
1002
1003 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1004 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1005 {
1006         pg_data_t *pgdat;
1007         int nid, zid;
1008
1009         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1010                 return;
1011
1012         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1013         pgdat = NODE_DATA(nid);
1014
1015         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1016                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1017
1018                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1019                         break;
1020         }
1021         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1022 }
1023 #else
1024 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1025 {
1026 }
1027 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1028
1029 /*
1030  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1031  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1032  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1033  * sent to the buddy page allocator.
1034  */
1035 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
1036 {
1037         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1038         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1039
1040         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1041                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1042                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1043
1044                         init_reserved_page(start_pfn);
1045
1046                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1047                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1048
1049                         SetPageReserved(page);
1050                 }
1051         }
1052 }
1053
1054 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1055 {
1056         int bad = 0;
1057
1058         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1059
1060         trace_mm_page_free(page, order);
1061         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1062         kasan_free_pages(page, order);
1063
1064         /*
1065          * Check tail pages before head page information is cleared to
1066          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1067          */
1068         if (unlikely(order)) {
1069                 bool compound = PageCompound(page);
1070                 int i;
1071
1072                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1073
1074                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1075                         if (compound)
1076                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1077                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1078                                 bad++;
1079                                 continue;
1080                         }
1081                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1082                 }
1083         }
1084         if (PageAnonHead(page))
1085                 page->mapping = NULL;
1086         bad += free_pages_check(page);
1087         if (bad)
1088                 return false;
1089
1090         page_cpupid_reset_last(page);
1091         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1092         reset_page_owner(page, order);
1093
1094         if (!PageHighMem(page)) {
1095                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1096                                            PAGE_SIZE << order);
1097                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1098                                            PAGE_SIZE << order);
1099         }
1100         arch_free_page(page, order);
1101         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1102         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1103
1104         return true;
1105 }
1106
1107 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1108 {
1109         unsigned long flags;
1110         int migratetype;
1111         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1112
1113         if (!free_pages_prepare(page, order))
1114                 return;
1115
1116         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1117         local_irq_save(flags);
1118         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1119         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1120         local_irq_restore(flags);
1121 }
1122
1123 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1124 {
1125         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1126         struct page *p = page;
1127         unsigned int loop;
1128
1129         prefetchw(p);
1130         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1131                 prefetchw(p + 1);
1132                 __ClearPageReserved(p);
1133                 set_page_count(p, 0);
1134         }
1135         __ClearPageReserved(p);
1136         set_page_count(p, 0);
1137
1138         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1139         set_page_refcounted(page);
1140         __free_pages(page, order);
1141 }
1142
1143 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1144         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1145
1146 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1147
1148 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1149 {
1150         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1151         int nid;
1152
1153         spin_lock(&early_pfn_lock);
1154         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1155         if (nid < 0)
1156                 nid = 0;
1157         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1158
1159         return nid;
1160 }
1161 #endif
1162
1163 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1164 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1165                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1166 {
1167         int nid;
1168
1169         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1170         if (nid >= 0 && nid != node)
1171                 return false;
1172         return true;
1173 }
1174
1175 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1176 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1177 {
1178         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1179 }
1180
1181 #else
1182
1183 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1184 {
1185         return true;
1186 }
1187 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1188                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1189 {
1190         return true;
1191 }
1192 #endif
1193
1194
1195 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1196                                                         unsigned int order)
1197 {
1198         if (early_page_uninitialised(pfn))
1199                 return;
1200         return __free_pages_boot_core(page, order);
1201 }
1202
1203 /*
1204  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1205  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1206  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1207  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1208  * pageblocks.
1209  *
1210  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1211  *
1212  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1213  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1214  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1215  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1216  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1217  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1218  * page in a pageblock.
1219  */
1220 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1221                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1222 {
1223         struct page *start_page;
1224         struct page *end_page;
1225
1226         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1227         end_pfn--;
1228
1229         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1230                 return NULL;
1231
1232         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1233
1234         if (page_zone(start_page) != zone)
1235                 return NULL;
1236
1237         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1238
1239         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1240         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1241                 return NULL;
1242
1243         return start_page;
1244 }
1245
1246 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1247 {
1248         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1249         unsigned long block_end_pfn;
1250
1251         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1252         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1253                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1254                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1255
1256                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1257
1258                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1259                                              block_end_pfn, zone))
1260                         return;
1261         }
1262
1263         /* We confirm that there is no hole */
1264         zone->contiguous = true;
1265 }
1266
1267 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1268 {
1269         zone->contiguous = false;
1270 }
1271
1272 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1273 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1274                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1275 {
1276         int i;
1277
1278         if (!page)
1279                 return;
1280
1281         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1282         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1283             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1284                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1285                 __free_pages_boot_core(page, MAX_ORDER-1);
1286                 return;
1287         }
1288
1289         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
1290                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1291 }
1292
1293 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1294 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1295 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1296
1297 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1298 {
1299         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1300                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1301 }
1302
1303 /* Initialise remaining memory on a node */
1304 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1305 {
1306         pg_data_t *pgdat = data;
1307         int nid = pgdat->node_id;
1308         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1309         unsigned long start = jiffies;
1310         unsigned long nr_pages = 0;
1311         unsigned long walk_start, walk_end;
1312         int i, zid;
1313         struct zone *zone;
1314         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1315         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1316
1317         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1318                 pgdat_init_report_one_done();
1319                 return 0;
1320         }
1321
1322         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1323         if (!cpumask_empty(cpumask))
1324                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1325
1326         /* Sanity check boundaries */
1327         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1328         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1329         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1330
1331         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1332         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1333                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1334                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1335                         break;
1336         }
1337
1338         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1339                 unsigned long pfn, end_pfn;
1340                 struct page *page = NULL;
1341                 struct page *free_base_page = NULL;
1342                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1343                 int nr_to_free = 0;
1344
1345                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1346                 pfn = first_init_pfn;
1347                 if (pfn < walk_start)
1348                         pfn = walk_start;
1349                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1350                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1351
1352                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1353                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1354                                 goto free_range;
1355
1356                         /*
1357                          * Ensure pfn_valid is checked every
1358                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1359                          */
1360                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1361                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1362                                         page = NULL;
1363                                         goto free_range;
1364                                 }
1365                         }
1366
1367                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1368                                 page = NULL;
1369                                 goto free_range;
1370                         }
1371
1372                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1373                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1374                                 page++;
1375                         } else {
1376                                 nr_pages += nr_to_free;
1377                                 deferred_free_range(free_base_page,
1378                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1379                                 free_base_page = NULL;
1380                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1381
1382                                 page = pfn_to_page(pfn);
1383                                 cond_resched();
1384                         }
1385
1386                         if (page->flags) {
1387                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1388                                 goto free_range;
1389                         }
1390
1391                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1392                         if (!free_base_page) {
1393                                 free_base_page = page;
1394                                 free_base_pfn = pfn;
1395                                 nr_to_free = 0;
1396                         }
1397                         nr_to_free++;
1398
1399                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1400                         continue;
1401 free_range:
1402                         /* Free the current block of pages to allocator */
1403                         nr_pages += nr_to_free;
1404                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1405                                                                 nr_to_free);
1406                         free_base_page = NULL;
1407                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1408                 }
1409
1410                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1411         }
1412
1413         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1414         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1415
1416         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1417                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1418
1419         pgdat_init_report_one_done();
1420         return 0;
1421 }
1422 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1423
1424 void __init page_alloc_init_late(void)
1425 {
1426         struct zone *zone;
1427
1428 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1429         int nid;
1430
1431         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1432         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1433         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1434                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1435         }
1436
1437         /* Block until all are initialised */
1438         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1439
1440         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1441         files_maxfiles_init();
1442 #endif
1443
1444         for_each_populated_zone(zone)
1445                 set_zone_contiguous(zone);
1446 }
1447
1448 #ifdef CONFIG_CMA
1449 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1450 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1451 {
1452         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1453         struct page *p = page;
1454
1455         do {
1456                 __ClearPageReserved(p);
1457                 set_page_count(p, 0);
1458         } while (++p, --i);
1459
1460         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1461
1462         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1463                 i = pageblock_nr_pages;
1464                 p = page;
1465                 do {
1466                         set_page_refcounted(p);
1467                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1468                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1469                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1470         } else {
1471                 set_page_refcounted(page);
1472                 __free_pages(page, pageblock_order);
1473         }
1474
1475         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1476 }
1477 #endif
1478
1479 /*
1480  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1481  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1482  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1483  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1484  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1485  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1486  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1487  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1488  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1489  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1490  *
1491  * -- nyc
1492  */
1493 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1494         int low, int high, struct free_area *area,
1495         int migratetype)
1496 {
1497         unsigned long size = 1 << high;
1498
1499         while (high > low) {
1500                 area--;
1501                 high--;
1502                 size >>= 1;
1503                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1504
1505                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1506                         debug_guardpage_enabled() &&
1507                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1508                         /*
1509                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1510                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1511                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1512                          * pages will stay not present in virtual address space
1513                          */
1514                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1515                         continue;
1516                 }
1517                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1518                 area->nr_free++;
1519                 set_page_order(&page[size], high);
1520         }
1521 }
1522
1523 /*
1524  * This page is about to be returned from the page allocator
1525  */
1526 static inline int check_new_page(struct page *page)
1527 {
1528         const char *bad_reason;
1529         unsigned long bad_flags;
1530
1531         if (page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON))
1532                 return 0;
1533
1534         bad_reason = NULL;
1535         bad_flags = 0;
1536         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1537                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1538         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1539                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1540         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1541                 bad_reason = "nonzero _count";
1542         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1543                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1544                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1545         }
1546         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1547                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1548                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1549         }
1550 #ifdef CONFIG_MEMCG
1551         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1552                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1553 #endif
1554         if (unlikely(bad_reason)) {
1555                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1556                 return 1;
1557         }
1558         return 0;
1559 }
1560
1561 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1562 {
1563         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1564                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1565 }
1566
1567 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1568                                                         unsigned int alloc_flags)
1569 {
1570         int i;
1571         bool poisoned = true;
1572
1573         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1574                 struct page *p = page + i;
1575                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1576                         return 1;
1577                 if (poisoned)
1578                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1579         }
1580
1581         set_page_private(page, 0);
1582         set_page_refcounted(page);
1583
1584         arch_alloc_page(page, order);
1585         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1586         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1587         kasan_alloc_pages(page, order);
1588
1589         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1590                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1591                         clear_highpage(page + i);
1592
1593         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1594                 prep_compound_page(page, order);
1595
1596         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1597
1598         /*
1599          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1600          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1601          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1602          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1603          */
1604         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1605                 set_page_pfmemalloc(page);
1606         else
1607                 clear_page_pfmemalloc(page);
1608
1609         return 0;
1610 }
1611
1612 /*
1613  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1614  * the smallest available page from the freelists
1615  */
1616 static inline
1617 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1618                                                 int migratetype)
1619 {
1620         unsigned int current_order;
1621         struct free_area *area;
1622         struct page *page;
1623
1624         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1625         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1626                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1627                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1628                                                         struct page, lru);
1629                 if (!page)
1630                         continue;
1631                 list_del(&page->lru);
1632                 rmv_page_order(page);
1633                 area->nr_free--;
1634                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1635                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1636                 return page;
1637         }
1638
1639         return NULL;
1640 }
1641
1642
1643 /*
1644  * This array describes the order lists are fallen back to when
1645  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1646  */
1647 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1648         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1649         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1650         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1651 #ifdef CONFIG_CMA
1652         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1653 #endif
1654 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1655         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1656 #endif
1657 };
1658
1659 #ifdef CONFIG_CMA
1660 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1661                                         unsigned int order)
1662 {
1663         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1664 }
1665 #else
1666 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1667                                         unsigned int order) { return NULL; }
1668 #endif
1669
1670 /*
1671  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1672  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1673  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1674  */
1675 int move_freepages(struct zone *zone,
1676                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1677                           int migratetype)
1678 {
1679         struct page *page;
1680         unsigned int order;
1681         int pages_moved = 0;
1682
1683 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1684         /*
1685          * page_zone is not safe to call in this context when
1686          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1687          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1688          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1689          * grouping pages by mobility
1690          */
1691         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1692 #endif
1693
1694         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1695                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1696                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1697
1698                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1699                         page++;
1700                         continue;
1701                 }
1702
1703                 if (!PageBuddy(page)) {
1704                         page++;
1705                         continue;
1706                 }
1707
1708                 order = page_order(page);
1709                 list_move(&page->lru,
1710                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1711                 page += 1 << order;
1712                 pages_moved += 1 << order;
1713         }
1714
1715         return pages_moved;
1716 }
1717
1718 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1719                                 int migratetype)
1720 {
1721         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1722         struct page *start_page, *end_page;
1723
1724         start_pfn = page_to_pfn(page);
1725         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1726         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1727         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1728         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1729
1730         /* Do not cross zone boundaries */
1731         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1732                 start_page = page;
1733         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1734                 return 0;
1735
1736         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1737 }
1738
1739 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1740                                         int start_order, int migratetype)
1741 {
1742         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1743
1744         while (nr_pageblocks--) {
1745                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1746                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1747         }
1748 }
1749
1750 /*
1751  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1752  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1753  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1754  *
1755  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1756  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1757  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1758  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1759  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1760  * pageblocks.
1761  */
1762 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1763 {
1764         /*
1765          * Leaving this order check is intended, although there is
1766          * relaxed order check in next check. The reason is that
1767          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1768          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1769          * so could be changed anytime.
1770          */
1771         if (order >= pageblock_order)
1772                 return true;
1773
1774         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1775                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1776                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1777                 page_group_by_mobility_disabled)
1778                 return true;
1779
1780         return false;
1781 }
1782
1783 /*
1784  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1785  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1786  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1787  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1788  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1789  */
1790 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1791                                                           int start_type)
1792 {
1793         unsigned int current_order = page_order(page);
1794         int pages;
1795
1796         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1797         if (current_order >= pageblock_order) {
1798                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1799                 return;
1800         }
1801
1802         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1803
1804         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1805         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1806                         page_group_by_mobility_disabled)
1807                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1812  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1813  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1814  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1815  */
1816 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1817                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1818 {
1819         int i;
1820         int fallback_mt;
1821
1822         if (area->nr_free == 0)
1823                 return -1;
1824
1825         *can_steal = false;
1826         for (i = 0;; i++) {
1827                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1828                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1829                         break;
1830
1831                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1832                         continue;
1833
1834                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1835                         *can_steal = true;
1836
1837                 if (!only_stealable)
1838                         return fallback_mt;
1839
1840                 if (*can_steal)
1841                         return fallback_mt;
1842         }
1843
1844         return -1;
1845 }
1846
1847 /*
1848  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1849  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1850  */
1851 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1852                                 unsigned int alloc_order)
1853 {
1854         int mt;
1855         unsigned long max_managed, flags;
1856
1857         /*
1858          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1859          * Check is race-prone but harmless.
1860          */
1861         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1862         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1863                 return;
1864
1865         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1866
1867         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1868         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1869                 goto out_unlock;
1870
1871         /* Yoink! */
1872         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1873         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1874                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1875                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1876                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1877                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1878         }
1879
1880 out_unlock:
1881         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1882 }
1883
1884 /*
1885  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1886  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1887  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1888  * to recover from than an OOM.
1889  */
1890 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1891 {
1892         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1893         unsigned long flags;
1894         struct zoneref *z;
1895         struct zone *zone;
1896         struct page *page;
1897         int order;
1898
1899         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1900                                                                 ac->nodemask) {
1901                 /* Preserve at least one pageblock */
1902                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1903                         continue;
1904
1905                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1906                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1907                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1908
1909                         page = list_first_entry_or_null(
1910                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1911                                         struct page, lru);
1912                         if (!page)
1913                                 continue;
1914
1915                         /*
1916                          * It should never happen but changes to locking could
1917                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1918                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1919                          * and watch for underflows.
1920                          */
1921                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1922                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1923
1924                         /*
1925                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1926                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1927                          * is doing the work and needs the pages. More
1928                          * importantly, if the block was always converted to
1929                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1930                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1931                          * may increase.
1932                          */
1933                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1934                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1935                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1936                         return;
1937                 }
1938                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1939         }
1940 }
1941
1942 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1943 static inline struct page *
1944 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1945 {
1946         struct free_area *area;
1947         unsigned int current_order;
1948         struct page *page;
1949         int fallback_mt;
1950         bool can_steal;
1951
1952         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1953         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1954                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1955                                 --current_order) {
1956                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1957                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1958                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1959                 if (fallback_mt == -1)
1960                         continue;
1961
1962                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1963                                                 struct page, lru);
1964                 if (can_steal)
1965                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1966
1967                 /* Remove the page from the freelists */
1968                 area->nr_free--;
1969                 list_del(&page->lru);
1970                 rmv_page_order(page);
1971
1972                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1973                                         start_migratetype);
1974                 /*
1975                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1976                  * migratetype depending on the decisions in
1977                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1978                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1979                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1980                  */
1981                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1982
1983                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1984                         start_migratetype, fallback_mt);
1985
1986                 return page;
1987         }
1988
1989         return NULL;
1990 }
1991
1992 /*
1993  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1994  * Call me with the zone->lock already held.
1995  */
1996 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1997                                 int migratetype)
1998 {
1999         struct page *page;
2000
2001         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2002         if (unlikely(!page)) {
2003                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2004                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2005
2006                 if (!page)
2007                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2008         }
2009
2010         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2011         return page;
2012 }
2013
2014 /*
2015  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2016  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2017  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2018  */
2019 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2020                         unsigned long count, struct list_head *list,
2021                         int migratetype, bool cold)
2022 {
2023         int i;
2024
2025         spin_lock(&zone->lock);
2026         for (i = 0; i < count; ++i) {
2027                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2028                 if (unlikely(page == NULL))
2029                         break;
2030
2031                 /*
2032                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2033                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2034                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2035                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2036                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2037                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2038                  * properly.
2039                  */
2040                 if (likely(!cold))
2041                         list_add(&page->lru, list);
2042                 else
2043                         list_add_tail(&page->lru, list);
2044                 list = &page->lru;
2045                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2046                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2047                                               -(1 << order));
2048         }
2049         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2050         spin_unlock(&zone->lock);
2051         return i;
2052 }
2053
2054 #ifdef CONFIG_NUMA
2055 /*
2056  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2057  * currently executing processor on remote nodes after they have
2058  * expired.
2059  *
2060  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2061  * a single processor.
2062  */
2063 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2064 {
2065         unsigned long flags;
2066         int to_drain, batch;
2067
2068         local_irq_save(flags);
2069         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2070         to_drain = min(pcp->count, batch);
2071         if (to_drain > 0) {
2072                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2073                 pcp->count -= to_drain;
2074         }
2075         local_irq_restore(flags);
2076 }
2077 #endif
2078
2079 /*
2080  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2081  *
2082  * The processor must either be the current processor and the
2083  * thread pinned to the current processor or a processor that
2084  * is not online.
2085  */
2086 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2087 {
2088         unsigned long flags;
2089         struct per_cpu_pageset *pset;
2090         struct per_cpu_pages *pcp;
2091
2092         local_irq_save(flags);
2093         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2094
2095         pcp = &pset->pcp;
2096         if (pcp->count) {
2097                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2098                 pcp->count = 0;
2099         }
2100         local_irq_restore(flags);
2101 }
2102
2103 /*
2104  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2105  *
2106  * The processor must either be the current processor and the
2107  * thread pinned to the current processor or a processor that
2108  * is not online.
2109  */
2110 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2111 {
2112         struct zone *zone;
2113
2114         for_each_populated_zone(zone) {
2115                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2116         }
2117 }
2118
2119 /*
2120  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2121  *
2122  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2123  * the single zone's pages.
2124  */
2125 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2126 {
2127         int cpu = smp_processor_id();
2128
2129         if (zone)
2130                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2131         else
2132                 drain_pages(cpu);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2137  *
2138  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2139  *
2140  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2141  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2142  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2143  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2144  * before the call to on_each_cpu_mask().
2145  */
2146 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2147 {
2148         int cpu;
2149
2150         /*
2151          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2152          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2153          */
2154         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2155
2156         /*
2157          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2158          * as offline notification will cause the notified
2159          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2160          * disables preemption as part of its processing
2161          */
2162         for_each_online_cpu(cpu) {
2163                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2164                 struct zone *z;
2165                 bool has_pcps = false;
2166
2167                 if (zone) {
2168                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2169                         if (pcp->pcp.count)
2170                                 has_pcps = true;
2171                 } else {
2172                         for_each_populated_zone(z) {
2173                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2174                                 if (pcp->pcp.count) {
2175                                         has_pcps = true;
2176                                         break;
2177                                 }
2178                         }
2179                 }
2180
2181                 if (has_pcps)
2182                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2183                 else
2184                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2185         }
2186         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2187                                                                 zone, 1);
2188 }
2189
2190 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2191
2192 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2193 {
2194         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2195         unsigned long flags;
2196         unsigned int order, t;
2197         struct page *page;
2198
2199         if (zone_is_empty(zone))
2200                 return;
2201
2202         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2203
2204         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2205         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2206                 if (pfn_valid(pfn)) {
2207                         page = pfn_to_page(pfn);
2208
2209                         if (page_zone(page) != zone)
2210                                 continue;
2211
2212                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2213                                 swsusp_unset_page_free(page);
2214                 }
2215
2216         for_each_migratetype_order(order, t) {
2217                 list_for_each_entry(page,
2218                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2219                         unsigned long i;
2220
2221                         pfn = page_to_pfn(page);
2222                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2223                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2224                 }
2225         }
2226         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2227 }
2228 #endif /* CONFIG_PM */
2229
2230 /*
2231  * Free a 0-order page
2232  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2233  */
2234 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2235 {
2236         struct zone *zone = page_zone(page);
2237         struct per_cpu_pages *pcp;
2238         unsigned long flags;
2239         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2240         int migratetype;
2241
2242         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2243                 return;
2244
2245         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2246         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2247         local_irq_save(flags);
2248         __count_vm_event(PGFREE);
2249
2250         /*
2251          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2252          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2253          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2254          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2255          * excessively into the page allocator
2256          */
2257         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2258                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2259                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2260                         goto out;
2261                 }
2262                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2263         }
2264
2265         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2266         if (!cold)
2267                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2268         else
2269                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2270         pcp->count++;
2271         if (pcp->count >= pcp->high) {
2272                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2273                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2274                 pcp->count -= batch;
2275         }
2276
2277 out:
2278         local_irq_restore(flags);
2279 }
2280
2281 /*
2282  * Free a list of 0-order pages
2283  */
2284 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2285 {
2286         struct page *page, *next;
2287
2288         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2289                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2290                 free_hot_cold_page(page, cold);
2291         }
2292 }
2293
2294 /*
2295  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2296  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2297  * Each sub-page must be freed individually.
2298  *
2299  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2300  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2301  */
2302 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2303 {
2304         int i;
2305         gfp_t gfp_mask;
2306
2307         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2308         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2309
2310 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2311         /*
2312          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2313          * otherwise free the whole shadow.
2314          */
2315         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2316                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2317 #endif
2318
2319         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2320         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2321         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2322                 set_page_refcounted(page + i);
2323                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2324         }
2325 }
2326 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2327
2328 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2329 {
2330         unsigned long watermark;
2331         struct zone *zone;
2332         int mt;
2333
2334         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2335
2336         zone = page_zone(page);
2337         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2338
2339         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2340                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2341                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2342                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2343                         return 0;
2344
2345                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2346         }
2347
2348         /* Remove page from free list */
2349         list_del(&page->lru);
2350         zone->free_area[order].nr_free--;
2351         rmv_page_order(page);
2352
2353         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2354
2355         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2356         if (order >= pageblock_order - 1) {
2357                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2358                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2359                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2360                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2361                                 set_pageblock_migratetype(page,
2362                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2363                 }
2364         }
2365
2366
2367         return 1UL << order;
2368 }
2369
2370 /*
2371  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2372  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2373  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2374  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2375  * are enabled.
2376  *
2377  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2378  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2379  */
2380 int split_free_page(struct page *page)
2381 {
2382         unsigned int order;
2383         int nr_pages;
2384
2385         order = page_order(page);
2386
2387         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2388         if (!nr_pages)
2389                 return 0;
2390
2391         /* Split into individual pages */
2392         set_page_refcounted(page);
2393         split_page(page, order);
2394         return nr_pages;
2395 }
2396
2397 /*
2398  * Update NUMA hit/miss statistics
2399  *
2400  * Must be called with interrupts disabled.
2401  *
2402  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2403  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2404  * memory on behalf of other processes.
2405  */
2406 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2407                                                                 gfp_t flags)
2408 {
2409 #ifdef CONFIG_NUMA
2410         int local_nid = numa_node_id();
2411         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2412
2413         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2414                 local_stat = NUMA_OTHER;
2415                 local_nid = preferred_zone->node;
2416         }
2417
2418         if (z->node == local_nid) {
2419                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2420                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2421         } else {
2422                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2423                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2424         }
2425 #endif
2426 }
2427
2428 /*
2429  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2430  */
2431 static inline
2432 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2433                         struct zone *zone, unsigned int order,
2434                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2435                         int migratetype)
2436 {
2437         unsigned long flags;
2438         struct page *page;
2439         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2440
2441         if (likely(order == 0)) {
2442                 struct per_cpu_pages *pcp;
2443                 struct list_head *list;
2444
2445                 local_irq_save(flags);
2446                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2447                 list = &pcp->lists[migratetype];
2448                 if (list_empty(list)) {
2449                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2450                                         pcp->batch, list,
2451                                         migratetype, cold);
2452                         if (unlikely(list_empty(list)))
2453                                 goto failed;
2454                 }
2455
2456                 if (cold)
2457                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2458                 else
2459                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2460
2461                 __dec_zone_state(zone, NR_ALLOC_BATCH);
2462                 list_del(&page->lru);
2463                 pcp->count--;
2464         } else {
2465                 /*
2466                  * We most definitely don't want callers attempting to
2467                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2468                  */
2469                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2470                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2471
2472                 page = NULL;
2473                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2474                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2475                         if (page)
2476                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2477                 }
2478                 if (!page)
2479                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2480                 spin_unlock(&zone->lock);
2481                 if (!page)
2482                         goto failed;
2483                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2484                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2485                                           get_pcppage_migratetype(page));
2486         }
2487
2488         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2489             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2490                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2491
2492         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2493         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2494         local_irq_restore(flags);
2495
2496         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2497         return page;
2498
2499 failed:
2500         local_irq_restore(flags);
2501         return NULL;
2502 }
2503
2504 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2505
2506 static struct {
2507         struct fault_attr attr;
2508
2509         bool ignore_gfp_highmem;
2510         bool ignore_gfp_reclaim;
2511         u32 min_order;
2512 } fail_page_alloc = {
2513         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2514         .ignore_gfp_reclaim = true,
2515         .ignore_gfp_highmem = true,
2516         .min_order = 1,
2517 };
2518
2519 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2520 {
2521         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2522 }
2523 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2524
2525 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2526 {
2527         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2528                 return false;
2529         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2530                 return false;
2531         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2532                 return false;
2533         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2534                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2535                 return false;
2536
2537         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2538 }
2539
2540 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2541
2542 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2543 {
2544         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2545         struct dentry *dir;
2546
2547         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2548                                         &fail_page_alloc.attr);
2549         if (IS_ERR(dir))
2550                 return PTR_ERR(dir);
2551
2552         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2553                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2554                 goto fail;
2555         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2556                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2557                 goto fail;
2558         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2559                                 &fail_page_alloc.min_order))
2560                 goto fail;
2561
2562         return 0;
2563 fail:
2564         debugfs_remove_recursive(dir);
2565
2566         return -ENOMEM;
2567 }
2568
2569 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2570
2571 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2572
2573 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2574
2575 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2576 {
2577         return false;
2578 }
2579
2580 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2581
2582 /*
2583  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2584  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2585  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2586  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2587  */
2588 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2589                         unsigned long mark, int classzone_idx,
2590                         unsigned int alloc_flags,
2591                         long free_pages)
2592 {
2593         long min = mark;
2594         int o;
2595         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2596
2597         /* free_pages may go negative - that's OK */
2598         free_pages -= (1 << order) - 1;
2599
2600         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2601                 min -= min / 2;
2602
2603         /*
2604          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2605          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2606          * atomic reserve but it avoids a search.
2607          */
2608         if (likely(!alloc_harder))
2609                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2610         else
2611                 min -= min / 4;
2612
2613 #ifdef CONFIG_CMA
2614         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2615         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2616                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2617 #endif
2618
2619         /*
2620          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2621          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2622          * even if a suitable page happened to be free.
2623          */
2624         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2625                 return false;
2626
2627         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2628         if (!order)
2629                 return true;
2630
2631         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2632         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2633                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2634                 int mt;
2635
2636                 if (!area->nr_free)
2637                         continue;
2638
2639                 if (alloc_harder)
2640                         return true;
2641
2642                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2643                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2644                                 return true;
2645                 }
2646
2647 #ifdef CONFIG_CMA
2648                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2649                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2650                         return true;
2651                 }
2652 #endif
2653         }
2654         return false;
2655 }
2656
2657 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2658                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2659 {
2660         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2661                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2662 }
2663
2664 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2665                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2666 {
2667         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2668         long cma_pages = 0;
2669
2670 #ifdef CONFIG_CMA
2671         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2672         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2673                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2674 #endif
2675
2676         /*
2677          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2678          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2679          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2680          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2681          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2682          */
2683         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2684                 return true;
2685
2686         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2687                                         free_pages);
2688 }
2689
2690 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2691                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2692 {
2693         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2694
2695         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2696                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2697
2698         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2699                                                                 free_pages);
2700 }
2701
2702 #ifdef CONFIG_NUMA
2703 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2704 {
2705         return local_zone->node == zone->node;
2706 }
2707
2708 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2709 {
2710         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2711                                 RECLAIM_DISTANCE;
2712 }
2713 #else   /* CONFIG_NUMA */
2714 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2715 {
2716         return true;
2717 }
2718
2719 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2720 {
2721         return true;
2722 }
2723 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2724
2725 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2726 {
2727         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2728
2729         do {
2730                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2731                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2732                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2733                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2734         } while (zone++ != preferred_zone);
2735 }
2736
2737 /*
2738  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2739  * a page.
2740  */
2741 static struct page *
2742 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2743                                                 const struct alloc_context *ac)
2744 {
2745         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2746         struct zone *zone;
2747         bool fair_skipped = false;
2748         bool apply_fair = (alloc_flags & ALLOC_FAIR);
2749
2750 zonelist_scan:
2751         /*
2752          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2753          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2754          */
2755         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2756                                                                 ac->nodemask) {
2757                 struct page *page;
2758                 unsigned long mark;
2759
2760                 if (cpusets_enabled() &&
2761                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2762                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2763                                 continue;
2764                 /*
2765                  * Distribute pages in proportion to the individual
2766                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2767                  * page was allocated in should have no effect on the
2768                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2769                  */
2770                 if (apply_fair) {
2771                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2772                                 fair_skipped = true;
2773                                 continue;
2774                         }
2775                         if (!zone_local(ac->preferred_zoneref->zone, zone)) {
2776                                 if (fair_skipped)
2777                                         goto reset_fair;
2778                                 apply_fair = false;
2779                         }
2780                 }
2781                 /*
2782                  * When allocating a page cache page for writing, we
2783                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2784                  * limit, such that no single zone holds more than its
2785                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2786                  * The dirty limits take into account the zone's
2787                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2788                  * should be able to balance it without having to
2789                  * write pages from its LRU list.
2790                  *
2791                  * This may look like it could increase pressure on
2792                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2793                  * before they are full.  But the pages that do spill
2794                  * over are limited as the lower zones are protected
2795                  * by this very same mechanism.  It should not become
2796                  * a practical burden to them.
2797                  *
2798                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2799                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2800                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2801                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2802                  * zones are together not big enough to reach the
2803                  * global limit.  The proper fix for these situations
2804                  * will require awareness of zones in the
2805                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2806                  */
2807                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2808                         continue;
2809
2810                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2811                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2812                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2813                         int ret;
2814
2815                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2816                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2817                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2818                                 goto try_this_zone;
2819
2820                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2821                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2822                                 continue;
2823
2824                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2825                         switch (ret) {
2826                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2827                                 /* did not scan */
2828                                 continue;
2829                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2830                                 /* scanned but unreclaimable */
2831                                 continue;
2832                         default:
2833                                 /* did we reclaim enough */
2834                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2835                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2836                                         goto try_this_zone;
2837
2838                                 continue;
2839                         }
2840                 }
2841
2842 try_this_zone:
2843                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2844                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2845                 if (page) {
2846                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2847                                 goto try_this_zone;
2848
2849                         /*
2850                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2851                          * if the pageblock should be reserved for the future
2852                          */
2853                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2854                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2855
2856                         return page;
2857                 }
2858         }
2859
2860         /*
2861          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2862          * local node.  However, the local node might have free pages left
2863          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2864          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2865          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2866          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2867          */
2868         if (fair_skipped) {
2869 reset_fair:
2870                 apply_fair = false;
2871                 fair_skipped = false;
2872                 reset_alloc_batches(ac->preferred_zoneref->zone);
2873                 goto zonelist_scan;
2874         }
2875
2876         return NULL;
2877 }
2878
2879 /*
2880  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2881  * meminfo in irq context.
2882  */
2883 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2884 {
2885         bool ret = false;
2886
2887 #if NODES_SHIFT > 8
2888         ret = in_interrupt();
2889 #endif
2890         return ret;
2891 }
2892
2893 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2894                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2895                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2896
2897 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2898 {
2899         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2900
2901         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2902             debug_guardpage_minorder() > 0)
2903                 return;
2904
2905         /*
2906          * This documents exceptions given to allocations in certain
2907          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2908          * of allowed nodes.
2909          */
2910         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2911                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2912                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2913                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2914         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2915                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2916
2917         if (fmt) {
2918                 struct va_format vaf;
2919                 va_list args;
2920
2921                 va_start(args, fmt);
2922
2923                 vaf.fmt = fmt;
2924                 vaf.va = &args;
2925
2926                 pr_warn("%pV", &vaf);
2927
2928                 va_end(args);
2929         }
2930
2931         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2932                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2933         dump_stack();
2934         if (!should_suppress_show_mem())
2935                 show_mem(filter);
2936 }
2937
2938 static inline struct page *
2939 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2940         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2941 {
2942         struct oom_control oc = {
2943                 .zonelist = ac->zonelist,
2944                 .nodemask = ac->nodemask,
2945                 .gfp_mask = gfp_mask,
2946                 .order = order,
2947         };
2948         struct page *page;
2949
2950         *did_some_progress = 0;
2951
2952         /*
2953          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2954          * making progress for us.
2955          */
2956         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2957                 *did_some_progress = 1;
2958                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2959                 return NULL;
2960         }
2961
2962         /*
2963          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2964          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2965          * we're still under heavy pressure.
2966          */
2967         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2968                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2969         if (page)
2970                 goto out;
2971
2972         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2973                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2974                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2975                         goto out;
2976                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2977                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2978                         goto out;
2979                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2980                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2981                         goto out;
2982                 if (pm_suspended_storage())
2983                         goto out;
2984                 /*
2985                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
2986                  * other request to make a forward progress.
2987                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
2988                  * do much for this context but let's try it to at least get
2989                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
2990                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
2991                  * failures more gracefully we should just bail out here.
2992                  */
2993
2994                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2995                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2996                         goto out;
2997         }
2998         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2999         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3000                 *did_some_progress = 1;
3001
3002                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3003                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3004                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3005                         /*
3006                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3007                          * are depleted
3008                          */
3009                         if (!page)
3010                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3011                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3012                 }
3013         }
3014 out:
3015         mutex_unlock(&oom_lock);
3016         return page;
3017 }
3018
3019 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3020 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3021 static struct page *
3022 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3023                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3024                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
3025                 bool *deferred_compaction)
3026 {
3027         unsigned long compact_result;
3028         struct page *page;
3029
3030         if (!order)
3031                 return NULL;
3032
3033         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3034         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3035                                                 mode, contended_compaction);
3036         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3037
3038         switch (compact_result) {
3039         case COMPACT_DEFERRED:
3040                 *deferred_compaction = true;
3041                 /* fall-through */
3042         case COMPACT_SKIPPED:
3043                 return NULL;
3044         default:
3045                 break;
3046         }
3047
3048         /*
3049          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3050          * count a compaction stall
3051          */
3052         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3053
3054         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3055                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3056
3057         if (page) {
3058                 struct zone *zone = page_zone(page);
3059
3060                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3061                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3062                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3063                 return page;
3064         }
3065
3066         /*
3067          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3068          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3069          */
3070         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3071
3072         cond_resched();
3073
3074         return NULL;
3075 }
3076 #else
3077 static inline struct page *
3078 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3079                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3080                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
3081                 bool *deferred_compaction)
3082 {
3083         return NULL;
3084 }
3085 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3086
3087 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3088 static int
3089 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3090                                         const struct alloc_context *ac)
3091 {
3092         struct reclaim_state reclaim_state;
3093         int progress;
3094
3095         cond_resched();
3096
3097         /* We now go into synchronous reclaim */
3098         cpuset_memory_pressure_bump();
3099         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3100         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3101         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3102         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3103
3104         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3105                                                                 ac->nodemask);
3106
3107         current->reclaim_state = NULL;
3108         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3109         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3110
3111         cond_resched();
3112
3113         return progress;
3114 }
3115
3116 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3117 static inline struct page *
3118 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3119                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3120                 unsigned long *did_some_progress)
3121 {
3122         struct page *page = NULL;
3123         bool drained = false;
3124
3125         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3126         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3127                 return NULL;
3128
3129 retry:
3130         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3131                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3132
3133         /*
3134          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3135          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3136          * Shrink them them and try again
3137          */
3138         if (!page && !drained) {
3139                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3140                 drain_all_pages(NULL);
3141                 drained = true;
3142                 goto retry;
3143         }
3144
3145         return page;
3146 }
3147
3148 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3149 {
3150         struct zoneref *z;
3151         struct zone *zone;
3152
3153         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3154                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3155                 wakeup_kswapd(zone, order, ac_classzone_idx(ac));
3156 }
3157
3158 static inline unsigned int
3159 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3160 {
3161         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3162
3163         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3164         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3165
3166         /*
3167          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3168          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3169          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3170          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3171          */
3172         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3173
3174         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3175                 /*
3176                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3177                  * if it can't schedule.
3178                  */
3179                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3180                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3181                 /*
3182                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3183                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3184                  */
3185                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3186         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3187                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3188
3189         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3190                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3191                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3192                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3193                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3194                 else if (!in_interrupt() &&
3195                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3196                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3197                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3198         }
3199 #ifdef CONFIG_CMA
3200         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3201                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3202 #endif
3203         return alloc_flags;
3204 }
3205
3206 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3207 {
3208         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3209 }
3210
3211 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3212 {
3213         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3214 }
3215
3216 static inline struct page *
3217 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3218                                                 struct alloc_context *ac)
3219 {
3220         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3221         struct page *page = NULL;
3222         unsigned int alloc_flags;
3223         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3224         unsigned long did_some_progress;
3225         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3226         bool deferred_compaction = false;
3227         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3228
3229         /*
3230          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3231          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3232          * be using allocators in order of preference for an area that is
3233          * too large.
3234          */
3235         if (order >= MAX_ORDER) {
3236                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3237                 return NULL;
3238         }
3239
3240         /*
3241          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3242          * callers that are not in atomic context.
3243          */
3244         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3245                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3246                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3247
3248 retry:
3249         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3250                 wake_all_kswapds(order, ac);
3251
3252         /*
3253          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3254          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3255          * to how we want to proceed.
3256          */
3257         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3258
3259         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3260         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3261                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3262         if (page)
3263                 goto got_pg;
3264
3265         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3266         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3267                 /*
3268                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3269                  * the allocation is high priority and these type of
3270                  * allocations are system rather than user orientated
3271                  */
3272                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3273                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3274                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3275                 if (page)
3276                         goto got_pg;
3277         }
3278
3279         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3280         if (!can_direct_reclaim) {
3281                 /*
3282                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3283                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3284                  * to fail.
3285                  */
3286                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3287                 goto nopage;
3288         }
3289
3290         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3291         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3292                 /*
3293                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3294                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3295                  * for somebody to do a work for us.
3296                  */
3297                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3298                         cond_resched();
3299                         goto retry;
3300                 }
3301                 goto nopage;
3302         }
3303
3304         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3305         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3306                 goto nopage;
3307
3308         /*
3309          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3310          * attempts after direct reclaim are synchronous
3311          */
3312         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3313                                         migration_mode,
3314                                         &contended_compaction,
3315                                         &deferred_compaction);
3316         if (page)
3317                 goto got_pg;
3318
3319         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3320         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3321                 /*
3322                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3323                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3324                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3325                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3326                  * instead of entering direct reclaim.
3327                  */
3328                 if (deferred_compaction)
3329                         goto nopage;
3330
3331                 /*
3332                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3333                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3334                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3335                  * so we fallback to base pages instead.
3336                  */
3337                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3338                         goto nopage;
3339
3340                 /*
3341                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3342                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3343                  * khugepaged trying to collapse.
3344                  */
3345                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3346                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3347                         goto nopage;
3348         }
3349
3350         /*
3351          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3352          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3353          * khugepaged trying to collapse.
3354          */
3355         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3356                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3357
3358         /* Try direct reclaim and then allocating */
3359         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3360                                                         &did_some_progress);
3361         if (page)
3362                 goto got_pg;
3363
3364         /* Do not loop if specifically requested */
3365         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3366                 goto noretry;
3367
3368         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3369         pages_reclaimed += did_some_progress;
3370         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3371             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3372                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3373                 wait_iff_congested(ac->preferred_zoneref->zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3374                 goto retry;
3375         }
3376
3377         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3378         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3379         if (page)
3380                 goto got_pg;
3381
3382         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3383         if (did_some_progress)
3384                 goto retry;
3385
3386 noretry:
3387         /*
3388          * High-order allocations do not necessarily loop after
3389          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3390          * being called after reclaim so call directly if necessary
3391          */
3392         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3393                                             ac, migration_mode,
3394                                             &contended_compaction,
3395                                             &deferred_compaction);
3396         if (page)
3397                 goto got_pg;
3398 nopage:
3399         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3400 got_pg:
3401         return page;
3402 }
3403
3404 /*
3405  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3406  */
3407 struct page *
3408 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3409                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3410 {
3411         struct page *page;
3412         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3413         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_FAIR;
3414         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3415         struct alloc_context ac = {
3416                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3417                 .zonelist = zonelist,
3418                 .nodemask = nodemask,
3419                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3420         };
3421
3422         if (cpusets_enabled()) {
3423                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3424                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3425                 if (!ac.nodemask)
3426                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3427         }
3428
3429         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3430
3431         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3432
3433         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3434
3435         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3436                 return NULL;
3437
3438         /*
3439          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3440          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3441          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3442          */
3443         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3444                 return NULL;
3445
3446         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3447                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3448
3449 retry_cpuset:
3450         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3451
3452         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3453         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3454
3455         /* The preferred zone is used for statistics later */
3456         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3457                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3458         if (!ac.preferred_zoneref) {
3459                 page = NULL;
3460                 goto no_zone;
3461         }
3462
3463         /* First allocation attempt */
3464         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3465         if (likely(page))
3466                 goto out;
3467
3468         /*
3469          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3470          * because I/O on the device might not complete.
3471          */
3472         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3473         ac.spread_dirty_pages = false;
3474
3475         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3476
3477 no_zone:
3478         /*
3479          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3480          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3481          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3482          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3483          */
3484         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3485                 alloc_mask = gfp_mask;
3486                 goto retry_cpuset;
3487         }
3488
3489 out:
3490         if (kmemcheck_enabled && page)
3491                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3492
3493         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3494
3495         return page;
3496 }
3497 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3498
3499 /*
3500  * Common helper functions.
3501  */
3502 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3503 {
3504         struct page *page;
3505
3506         /*
3507          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3508          * a highmem page
3509          */
3510         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3511
3512         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3513         if (!page)
3514                 return 0;
3515         return (unsigned long) page_address(page);
3516 }
3517 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3518
3519 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3520 {
3521         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3522 }
3523 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3524
3525 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3526 {
3527         if (put_page_testzero(page)) {
3528                 if (order == 0)
3529                         free_hot_cold_page(page, false);
3530                 else
3531                         __free_pages_ok(page, order);
3532         }
3533 }
3534
3535 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3536
3537 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3538 {
3539         if (addr != 0) {
3540                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3541                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3542         }
3543 }
3544
3545 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3546
3547 /*
3548  * Page Fragment:
3549  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3550  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3551  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3552  *
3553  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3554  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3555  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3556  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3557  */
3558 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3559                                        gfp_t gfp_mask)
3560 {
3561         struct page *page = NULL;
3562         gfp_t gfp = gfp_mask;
3563
3564 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3565         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3566                     __GFP_NOMEMALLOC;
3567         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3568                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3569         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3570 #endif
3571         if (unlikely(!page))
3572                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3573
3574         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3575
3576         return page;
3577 }
3578
3579 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3580                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3581 {
3582         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3583         struct page *page;
3584         int offset;
3585
3586         if (unlikely(!nc->va)) {
3587 refill:
3588                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3589                 if (!page)
3590                         return NULL;
3591
3592 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3593                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3594                 size = nc->size;
3595 #endif
3596                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3597                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3598                  */
3599                 page_ref_add(page, size - 1);
3600
3601                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3602                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3603                 nc->pagecnt_bias = size;
3604                 nc->offset = size;
3605         }
3606
3607         offset = nc->offset - fragsz;
3608         if (unlikely(offset < 0)) {
3609                 page = virt_to_page(nc->va);
3610
3611                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3612                         goto refill;
3613
3614 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3615                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3616                 size = nc->size;
3617 #endif
3618                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3619                 set_page_count(page, size);
3620
3621                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3622                 nc->pagecnt_bias = size;
3623                 offset = size - fragsz;
3624         }
3625
3626         nc->pagecnt_bias--;
3627         nc->offset = offset;
3628
3629         return nc->va + offset;
3630 }
3631 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3632
3633 /*
3634  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3635  */
3636 void __free_page_frag(void *addr)
3637 {
3638         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3639
3640         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3641                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3642 }
3643 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3644
3645 /*
3646  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3647  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3648  * equivalent to alloc_pages.
3649  *
3650  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3651  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3652  */
3653 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3654 {
3655         struct page *page;
3656
3657         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3658         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3659                 __free_pages(page, order);
3660                 page = NULL;
3661         }
3662         return page;
3663 }
3664
3665 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3666 {
3667         struct page *page;
3668
3669         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3670         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3671                 __free_pages(page, order);
3672                 page = NULL;
3673         }
3674         return page;
3675 }
3676
3677 /*
3678  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3679  * alloc_kmem_pages.
3680  */
3681 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3682 {
3683         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3684         __free_pages(page, order);
3685 }
3686
3687 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3688 {
3689         if (addr != 0) {
3690                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3691                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3692         }
3693 }
3694
3695 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3696                 size_t size)
3697 {
3698         if (addr) {
3699                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3700                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3701
3702                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3703                 while (used < alloc_end) {
3704                         free_page(used);
3705                         used += PAGE_SIZE;
3706                 }
3707         }
3708         return (void *)addr;
3709 }
3710
3711 /**
3712  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3713  * @size: the number of bytes to allocate
3714  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3715  *
3716  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3717  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3718  * allocate memory in power-of-two pages.
3719  *
3720  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3721  *
3722  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3723  */
3724 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3725 {
3726         unsigned int order = get_order(size);
3727         unsigned long addr;
3728
3729         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3730         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3731 }
3732 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3733
3734 /**
3735  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3736  *                         pages on a node.
3737  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3738  * @size: the number of bytes to allocate
3739  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3740  *
3741  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3742  * back.
3743  */
3744 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3745 {
3746         unsigned int order = get_order(size);
3747         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3748         if (!p)
3749                 return NULL;
3750         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3751 }
3752
3753 /**
3754  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3755  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3756  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3757  *
3758  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3759  */
3760 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3761 {
3762         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3763         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3764
3765         while (addr < end) {
3766                 free_page(addr);
3767                 addr += PAGE_SIZE;
3768         }
3769 }
3770 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3771
3772 /**
3773  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3774  * @offset: The zone index of the highest zone
3775  *
3776  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3777  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3778  * zone, the number of pages is calculated as:
3779  *     managed_pages - high_pages
3780  */
3781 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3782 {
3783         struct zoneref *z;
3784         struct zone *zone;
3785
3786         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3787         unsigned long sum = 0;
3788
3789         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3790
3791         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3792                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3793                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3794                 if (size > high)
3795                         sum += size - high;
3796         }
3797
3798         return sum;
3799 }
3800
3801 /**
3802  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3803  *
3804  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3805  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3806  */
3807 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3808 {
3809         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3810 }
3811 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3812
3813 /**
3814  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3815  *
3816  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3817  * high watermark within all zones.
3818  */
3819 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3820 {
3821         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3822 }
3823
3824 static inline void show_node(struct zone *zone)
3825 {
3826         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3827                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3828 }
3829
3830 long si_mem_available(void)
3831 {
3832         long available;
3833         unsigned long pagecache;
3834         unsigned long wmark_low = 0;
3835         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
3836         struct zone *zone;
3837         int lru;
3838
3839         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
3840                 pages[lru] = global_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
3841
3842         for_each_zone(zone)
3843                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
3844
3845         /*
3846          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
3847          * without causing swapping.
3848          */
3849         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
3850
3851         /*
3852          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
3853          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
3854          * low watermark worth of cache, needs to stay.
3855          */
3856         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
3857         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
3858         available += pagecache;
3859
3860         /*
3861          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
3862          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
3863          */
3864         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
3865                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
3866
3867         if (available < 0)
3868                 available = 0;
3869         return available;
3870 }
3871 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
3872
3873 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3874 {
3875         val->totalram = totalram_pages;
3876         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3877         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3878         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3879         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3880         val->freehigh = nr_free_highpages();
3881         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3882 }
3883
3884 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3885
3886 #ifdef CONFIG_NUMA
3887 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3888 {
3889         int zone_type;          /* needs to be signed */
3890         unsigned long managed_pages = 0;
3891         unsigned long managed_highpages = 0;
3892         unsigned long free_highpages = 0;
3893         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3894
3895         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3896                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3897         val->totalram = managed_pages;
3898         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3899         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3900 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3901         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3902                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
3903
3904                 if (is_highmem(zone)) {
3905                         managed_highpages += zone->managed_pages;
3906                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3907                 }
3908         }
3909         val->totalhigh = managed_highpages;
3910         val->freehigh = free_highpages;
3911 #else
3912         val->totalhigh = managed_highpages;
3913         val->freehigh = free_highpages;
3914 #endif
3915         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3916 }
3917 #endif
3918
3919 /*
3920  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3921  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3922  */
3923 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3924 {
3925         bool ret = false;
3926         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3927
3928         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3929                 goto out;
3930
3931         do {
3932                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3933                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3934         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3935 out:
3936         return ret;
3937 }
3938
3939 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3940
3941 static void show_migration_types(unsigned char type)
3942 {
3943         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3944                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3945                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3946                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3947                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3948 #ifdef CONFIG_CMA
3949                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3950 #endif
3951 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3952                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3953 #endif
3954         };
3955         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3956         char *p = tmp;
3957         int i;
3958
3959         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3960                 if (type & (1 << i))
3961                         *p++ = types[i];
3962         }
3963
3964         *p = '\0';
3965         printk("(%s) ", tmp);
3966 }
3967
3968 /*
3969  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3970  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3971  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3972  *
3973  * Bits in @filter:
3974  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3975  *   cpuset.
3976  */
3977 void show_free_areas(unsigned int filter)
3978 {
3979         unsigned long free_pcp = 0;
3980         int cpu;
3981         struct zone *zone;
3982
3983         for_each_populated_zone(zone) {
3984                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3985                         continue;
3986
3987                 for_each_online_cpu(cpu)
3988                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3989         }
3990
3991         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3992                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3993                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3994                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3995                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3996                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3997                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3998                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3999                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4000                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4001                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4002                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4003                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4004                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4005                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
4006                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4007                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4008                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4009                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4010                 global_page_state(NR_SHMEM),
4011                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4012                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4013                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4014                 free_pcp,
4015                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4016
4017         for_each_populated_zone(zone) {
4018                 int i;
4019
4020                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4021                         continue;
4022
4023                 free_pcp = 0;
4024                 for_each_online_cpu(cpu)
4025                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4026
4027                 show_node(zone);
4028                 printk("%s"
4029                         " free:%lukB"
4030                         " min:%lukB"
4031                         " low:%lukB"
4032                         " high:%lukB"
4033                         " active_anon:%lukB"
4034                         " inactive_anon:%lukB"
4035                         " active_file:%lukB"
4036                         " inactive_file:%lukB"
4037                         " unevictable:%lukB"
4038                         " isolated(anon):%lukB"
4039                         " isolated(file):%lukB"
4040                         " present:%lukB"
4041                         " managed:%lukB"
4042                         " mlocked:%lukB"
4043                         " dirty:%lukB"
4044                         " writeback:%lukB"
4045                         " mapped:%lukB"
4046                         " shmem:%lukB"
4047                         " slab_reclaimable:%lukB"
4048                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4049                         " kernel_stack:%lukB"
4050                         " pagetables:%lukB"
4051                         " unstable:%lukB"
4052                         " bounce:%lukB"
4053                         " free_pcp:%lukB"
4054                         " local_pcp:%ukB"
4055                         " free_cma:%lukB"
4056                         " writeback_tmp:%lukB"
4057                         " pages_scanned:%lu"
4058                         " all_unreclaimable? %s"
4059                         "\n",
4060                         zone->name,
4061                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4062                         K(min_wmark_pages(zone)),
4063                         K(low_wmark_pages(zone)),
4064                         K(high_wmark_pages(zone)),
4065                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
4066                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
4067                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
4068                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
4069                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
4070                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
4071                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
4072                         K(zone->present_pages),
4073                         K(zone->managed_pages),
4074                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4075                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
4076                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
4077                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
4078                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
4079                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4080                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4081                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
4082                                 THREAD_SIZE / 1024,
4083                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4084                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
4085                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4086                         K(free_pcp),
4087                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4088                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
4089                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4090                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
4091                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
4092                         );
4093                 printk("lowmem_reserve[]:");
4094                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4095                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4096                 printk("\n");
4097         }
4098
4099         for_each_populated_zone(zone) {
4100                 unsigned int order;
4101                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4102                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4103
4104                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4105                         continue;
4106                 show_node(zone);
4107                 printk("%s: ", zone->name);
4108
4109                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4110                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4111                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4112                         int type;
4113
4114                         nr[order] = area->nr_free;
4115                         total += nr[order] << order;
4116
4117                         types[order] = 0;
4118                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4119                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4120                                         types[order] |= 1 << type;
4121                         }
4122                 }
4123                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4124                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4125                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4126                         if (nr[order])
4127                                 show_migration_types(types[order]);
4128                 }
4129                 printk("= %lukB\n", K(total));
4130         }
4131
4132         hugetlb_show_meminfo();
4133
4134         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
4135
4136         show_swap_cache_info();
4137 }
4138
4139 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4140 {
4141         zoneref->zone = zone;
4142         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4143 }
4144
4145 /*
4146  * Builds allocation fallback zone lists.
4147  *
4148  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4149  */
4150 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4151                                 int nr_zones)
4152 {
4153         struct zone *zone;
4154         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4155
4156         do {
4157                 zone_type--;
4158                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4159                 if (populated_zone(zone)) {
4160                         zoneref_set_zone(zone,
4161                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4162                         check_highest_zone(zone_type);
4163                 }
4164         } while (zone_type);
4165
4166         return nr_zones;
4167 }
4168
4169
4170 /*
4171  *  zonelist_order:
4172  *  0 = automatic detection of better ordering.
4173  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4174  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4175  *
4176  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4177  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4178  */
4179 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4180 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4181 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4182
4183 /* zonelist order in the kernel.
4184  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4185  */
4186 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4187 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4188
4189
4190 #ifdef CONFIG_NUMA
4191 /* The value user specified ....changed by config */
4192 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4193 /* string for sysctl */
4194 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4195 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4196
4197 /*
4198  * interface for configure zonelist ordering.
4199  * command line option "numa_zonelist_order"
4200  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4201  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4202  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4203  */
4204
4205 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4206 {
4207         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4208                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4209         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4210                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4211         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4212                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4213         } else {
4214                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4215                 return -EINVAL;
4216         }
4217         return 0;
4218 }
4219
4220 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4221 {
4222         int ret;
4223
4224         if (!s)
4225                 return 0;
4226
4227         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4228         if (ret == 0)
4229                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4230
4231         return ret;
4232 }
4233 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4234
4235 /*
4236  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4237  */
4238 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4239                 void __user *buffer, size_t *length,
4240                 loff_t *ppos)
4241 {
4242         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4243         int ret;
4244         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4245
4246         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4247         if (write) {
4248                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4249                         ret = -EINVAL;
4250                         goto out;
4251                 }
4252                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4253         }
4254         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4255         if (ret)
4256                 goto out;
4257         if (write) {
4258                 int oldval = user_zonelist_order;
4259
4260                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4261                 if (ret) {
4262                         /*
4263                          * bogus value.  restore saved string
4264                          */
4265                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4266                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4267                         user_zonelist_order = oldval;
4268                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4269                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4270                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4271                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4272                 }
4273         }
4274 out:
4275         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4276         return ret;
4277 }
4278
4279
4280 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4281 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4282
4283 /**
4284  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4285  * @node: node whose fallback list we're appending
4286  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4287  *
4288  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4289  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4290  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4291  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4292  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4293  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4294  * on them otherwise.
4295  * It returns -1 if no node is found.
4296  */
4297 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4298 {
4299         int n, val;
4300         int min_val = INT_MAX;
4301         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4302         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4303
4304         /* Use the local node if we haven't already */
4305         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4306                 node_set(node, *used_node_mask);
4307                 return node;
4308         }
4309
4310         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4311
4312                 /* Don't want a node to appear more than once */
4313                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4314                         continue;
4315
4316                 /* Use the distance array to find the distance */
4317                 val = node_distance(node, n);
4318
4319                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4320                 val += (n < node);
4321
4322                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4323                 tmp = cpumask_of_node(n);
4324                 if (!cpumask_empty(tmp))
4325                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4326
4327                 /* Slight preference for less loaded node */
4328                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4329                 val += node_load[n];
4330
4331                 if (val < min_val) {
4332                         min_val = val;
4333                         best_node = n;
4334                 }
4335         }
4336
4337         if (best_node >= 0)
4338                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4339
4340         return best_node;
4341 }
4342
4343
4344 /*
4345  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4346  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4347  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4348  */
4349 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4350 {
4351         int j;
4352         struct zonelist *zonelist;
4353
4354         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4355         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4356                 ;
4357         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4358         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4359         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4360 }
4361
4362 /*
4363  * Build gfp_thisnode zonelists
4364  */
4365 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4366 {
4367         int j;
4368         struct zonelist *zonelist;
4369
4370         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4371         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4372         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4373         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4374 }
4375
4376 /*
4377  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4378  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4379  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4380  * may still exist in local DMA zone.
4381  */
4382 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4383
4384 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4385 {
4386         int pos, j, node;
4387         int zone_type;          /* needs to be signed */
4388         struct zone *z;
4389         struct zonelist *zonelist;
4390
4391         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4392         pos = 0;
4393         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4394                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4395                         node = node_order[j];
4396                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4397                         if (populated_zone(z)) {
4398                                 zoneref_set_zone(z,
4399                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4400                                 check_highest_zone(zone_type);
4401                         }
4402                 }
4403         }
4404         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4405         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4406 }
4407
4408 #if defined(CONFIG_64BIT)
4409 /*
4410  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4411  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4412  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4413  */
4414 static int default_zonelist_order(void)
4415 {
4416         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4417 }
4418 #else
4419 /*
4420  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4421  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4422  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4423  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4424  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4425  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4426  */
4427 static int default_zonelist_order(void)
4428 {
4429         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4430 }
4431 #endif /* CONFIG_64BIT */
4432
4433 static void set_zonelist_order(void)
4434 {
4435         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4436                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4437         else
4438                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4439 }
4440
4441 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4442 {
4443         int i, node, load;
4444         nodemask_t used_mask;
4445         int local_node, prev_node;
4446         struct zonelist *zonelist;
4447         unsigned int order = current_zonelist_order;
4448
4449         /* initialize zonelists */
4450         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4451                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4452                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4453                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4454         }
4455
4456         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4457         local_node = pgdat->node_id;
4458         load = nr_online_nodes;
4459         prev_node = local_node;
4460         nodes_clear(used_mask);
4461
4462         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4463         i = 0;
4464
4465         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4466                 /*
4467                  * We don't want to pressure a particular node.
4468                  * So adding penalty to the first node in same
4469                  * distance group to make it round-robin.
4470                  */
4471                 if (node_distance(local_node, node) !=
4472                     node_distance(local_node, prev_node))
4473                         node_load[node] = load;
4474
4475                 prev_node = node;
4476                 load--;
4477                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4478                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4479                 else
4480                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4481         }
4482
4483         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4484                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4485                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4486         }
4487
4488         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4489 }
4490
4491 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4492 /*
4493  * Return node id of node used for "local" allocations.
4494  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4495  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4496  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4497  */
4498 int local_memory_node(int node)
4499 {
4500         struct zoneref *z;
4501
4502         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4503                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4504                                    NULL);
4505         return z->zone->node;
4506 }
4507 #endif
4508
4509 #else   /* CONFIG_NUMA */
4510
4511 static void set_zonelist_order(void)
4512 {
4513         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4514 }
4515
4516 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4517 {
4518         int node, local_node;
4519         enum zone_type j;
4520         struct zonelist *zonelist;
4521
4522         local_node = pgdat->node_id;
4523
4524         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4525         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4526
4527         /*
4528          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4529          * of all the other nodes.
4530          * We don't want to pressure a particular node, so when
4531          * building the zones for node N, we make sure that the
4532          * zones coming right after the local ones are those from
4533          * node N+1 (modulo N)
4534          */
4535         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4536                 if (!node_online(node))
4537                         continue;
4538                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4539         }
4540         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4541                 if (!node_online(node))
4542                         continue;
4543                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4544         }
4545
4546         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4547         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4548 }
4549
4550 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4551
4552 /*
4553  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4554  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4555  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4556  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4557  * with interrupts disabled.
4558  *
4559  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4560  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4561  * hotplugged processors.
4562  *
4563  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4564  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4565  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4566  */
4567 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4568 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4569 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4570
4571 /*
4572  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4573  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4574  */
4575 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4576
4577 /* return values int ....just for stop_machine() */
4578 static int __build_all_zonelists(void *data)
4579 {
4580         int nid;
4581         int cpu;
4582         pg_data_t *self = data;
4583
4584 #ifdef CONFIG_NUMA
4585         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4586 #endif
4587
4588         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4589                 build_zonelists(self);
4590         }
4591
4592         for_each_online_node(nid) {
4593                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4594
4595                 build_zonelists(pgdat);
4596         }
4597
4598         /*
4599          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4600          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4601          * each zone will be allocated later when the per cpu
4602          * allocator is available.
4603          *
4604          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4605          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4606          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4607          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4608          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4609          * (a chicken-egg dilemma).
4610          */
4611         for_each_possible_cpu(cpu) {
4612                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4613
4614 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4615                 /*
4616                  * We now know the "local memory node" for each node--
4617                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4618                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4619                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4620                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4621                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4622                  */
4623                 if (cpu_online(cpu))
4624                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4625 #endif
4626         }
4627
4628         return 0;
4629 }
4630
4631 static noinline void __init
4632 build_all_zonelists_init(void)
4633 {
4634         __build_all_zonelists(NULL);
4635         mminit_verify_zonelist();
4636         cpuset_init_current_mems_allowed();
4637 }
4638
4639 /*
4640  * Called with zonelists_mutex held always
4641  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4642  *
4643  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4644  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4645  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4646  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4647  */
4648 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4649 {
4650         set_zonelist_order();
4651
4652         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4653                 build_all_zonelists_init();
4654         } else {
4655 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4656                 if (zone)
4657                         setup_zone_pageset(zone);
4658 #endif
4659                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4660                    of zonelist */
4661                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4662                 /* cpuset refresh routine should be here */
4663         }
4664         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4665         /*
4666          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4667          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4668          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4669          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4670          * disabled and enable it later
4671          */
4672         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4673                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4674         else
4675                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4676
4677         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
4678                 nr_online_nodes,
4679                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4680                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4681                 vm_total_pages);
4682 #ifdef CONFIG_NUMA
4683         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4684 #endif
4685 }
4686
4687 /*
4688  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4689  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4690  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4691  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4692  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4693  * conservative, even though it seems large.
4694  *
4695  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4696  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4697  */
4698 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4699
4700 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4701 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4702 {
4703         unsigned long size = 1;
4704
4705         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4706
4707         while (size < pages)
4708                 size <<= 1;
4709
4710         /*
4711          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4712          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4713          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4714          */
4715         size = min(size, 4096UL);
4716
4717         return max(size, 4UL);
4718 }
4719 #else
4720 /*
4721  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4722  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4723  *
4724  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4725  *
4726  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4727  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4728  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4729  *
4730  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4731  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4732  *
4733  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4734  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4735  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4736  */
4737 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4738 {
4739         return 4096UL;
4740 }
4741 #endif
4742
4743 /*
4744  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4745  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4746  * hash function before the remainder is taken.
4747  */
4748 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4749 {
4750         return ffz(~size);
4751 }
4752
4753 /*
4754  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4755  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4756  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4757  */
4758 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4759                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4760 {
4761         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4762         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4763         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4764         unsigned long pfn;
4765         unsigned long nr_initialised = 0;
4766 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4767         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4768 #endif
4769
4770         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4771                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4772
4773         /*
4774          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4775          * memory
4776          */
4777         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4778                 start_pfn += altmap->reserve;
4779
4780         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4781                 /*
4782                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4783                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4784                  */
4785                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4786                         goto not_early;
4787
4788                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4789                         continue;
4790                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4791                         continue;
4792                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4793                         break;
4794
4795 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4796                 /*
4797                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4798                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4799                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4800                  */
4801                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4802                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4803                                 continue;
4804
4805                 /*
4806                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4807                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4808                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4809                  */
4810                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4811                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4812                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4813                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4814                                                 break;
4815                                 r = tmp;
4816                         }
4817                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4818                             memblock_is_mirror(r)) {
4819                                 /* already initialized as NORMAL */
4820                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4821                                 continue;
4822                         }
4823                 }
4824 #endif
4825
4826 not_early:
4827                 /*
4828                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4829                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4830                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4831                  * the address space during boot when many long-lived
4832                  * kernel allocations are made.
4833                  *
4834                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4835                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4836                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4837                  * pfn out of zone.
4838                  */
4839                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4840                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4841
4842                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4843                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4844                 } else {
4845                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4846                 }
4847         }
4848 }
4849
4850 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4851 {
4852         unsigned int order, t;
4853         for_each_migratetype_order(order, t) {
4854                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4855                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4856         }
4857 }
4858
4859 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4860 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4861         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4862 #endif
4863
4864 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4865 {
4866 #ifdef CONFIG_MMU
4867         int batch;
4868
4869         /*
4870          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4871          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4872          *
4873          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4874          */
4875         batch = zone->managed_pages / 1024;
4876         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4877                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4878         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4879         if (batch < 1)
4880                 batch = 1;
4881
4882         /*
4883          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4884          * of 2 value was found to be more likely to have
4885          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4886          *
4887          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4888          * batches of pages, one task can end up with a lot
4889          * of pages of one half of the possible page colors
4890          * and the other with pages of the other colors.
4891          */
4892         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4893
4894         return batch;
4895
4896 #else
4897         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4898          * conditions.
4899          *
4900          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4901          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4902          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4903          *
4904          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4905          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4906          * can be a significant delay between the individual batches being
4907          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4908          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4909          */
4910         return 0;
4911 #endif
4912 }
4913
4914 /*
4915  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4916  * ->batch must never be higher then ->high.
4917  * The following function updates them in a safe manner without read side
4918  * locking.
4919  *
4920  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4921  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4922  *
4923  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4924  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4925  * exist).
4926  */
4927 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4928                 unsigned long batch)
4929 {
4930        /* start with a fail safe value for batch */
4931         pcp->batch = 1;
4932         smp_wmb();
4933
4934        /* Update high, then batch, in order */
4935         pcp->high = high;
4936         smp_wmb();
4937
4938         pcp->batch = batch;
4939 }
4940
4941 /* a companion to pageset_set_high() */
4942 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4943 {
4944         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4945 }
4946
4947 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4948 {
4949         struct per_cpu_pages *pcp;
4950         int migratetype;
4951
4952         memset(p, 0, sizeof(*p));
4953
4954         pcp = &p->pcp;
4955         pcp->count = 0;
4956         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4957                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4958 }
4959
4960 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4961 {
4962         pageset_init(p);
4963         pageset_set_batch(p, batch);
4964 }
4965
4966 /*
4967  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4968  * to the value high for the pageset p.
4969  */
4970 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4971                                 unsigned long high)
4972 {
4973         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4974         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4975                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4976
4977         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4978 }
4979
4980 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4981                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4982 {
4983         if (percpu_pagelist_fraction)
4984                 pageset_set_high(pcp,
4985                         (zone->managed_pages /
4986                                 percpu_pagelist_fraction));
4987         else
4988                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4989 }
4990
4991 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4992 {
4993         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4994
4995         pageset_init(pcp);
4996         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4997 }
4998
4999 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5000 {
5001         int cpu;
5002         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5003         for_each_possible_cpu(cpu)
5004                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5005 }
5006
5007 /*
5008  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5009  * Before this call only boot pagesets were available.
5010  */
5011 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5012 {
5013         struct zone *zone;
5014
5015         for_each_populated_zone(zone)
5016                 setup_zone_pageset(zone);
5017 }
5018
5019 static noinline __init_refok
5020 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
5021 {
5022         int i;
5023         size_t alloc_size;
5024
5025         /*
5026          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
5027          * per zone.
5028          */
5029         zone->wait_table_hash_nr_entries =
5030                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
5031         zone->wait_table_bits =
5032                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
5033         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
5034                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
5035
5036         if (!slab_is_available()) {
5037                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
5038                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
5039                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
5040         } else {
5041                 /*
5042                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
5043                  * via memory hot-add.
5044                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
5045                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
5046                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
5047                  * node itself as well.
5048                  * To use this new node's memory, further consideration will be
5049                  * necessary.
5050                  */
5051                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
5052         }
5053         if (!zone->wait_table)
5054                 return -ENOMEM;
5055
5056         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
5057                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
5058
5059         return 0;
5060 }
5061
5062 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5063 {
5064         /*
5065          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5066          * relies on the ability of the linker to provide the
5067          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5068          */
5069         zone->pageset = &boot_pageset;
5070
5071         if (populated_zone(zone))
5072                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5073                         zone->name, zone->present_pages,
5074                                          zone_batchsize(zone));
5075 }
5076
5077 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5078                                         unsigned long zone_start_pfn,
5079                                         unsigned long size)
5080 {
5081         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5082         int ret;
5083         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
5084         if (ret)
5085                 return ret;
5086         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5087
5088         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5089
5090         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5091                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5092                         pgdat->node_id,
5093                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5094                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5095
5096         zone_init_free_lists(zone);
5097
5098         return 0;
5099 }
5100
5101 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5102 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5103
5104 /*
5105  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5106  */
5107 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5108                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5109 {
5110         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5111         int nid;
5112
5113         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5114                 return state->last_nid;
5115
5116         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5117         if (nid != -1) {
5118                 state->last_start = start_pfn;
5119                 state->last_end = end_pfn;
5120                 state->last_nid = nid;
5121         }
5122
5123         return nid;
5124 }
5125 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5126
5127 /**
5128  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5129  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5130  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5131  *
5132  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5133  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5134  * memblock_free_early_nid() manually.
5135  */
5136 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5137 {
5138         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5139         int i, this_nid;
5140
5141         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5142                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5143                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5144
5145                 if (start_pfn < end_pfn)
5146                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5147                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5148                                         this_nid);
5149         }
5150 }
5151
5152 /**
5153  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5154  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5155  *
5156  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5157  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5158  */
5159 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5160 {
5161         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5162         int i, this_nid;
5163
5164         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5165                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5166 }
5167
5168 /**
5169  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5170  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5171  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5172  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5173  *
5174  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5175  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5176  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5177  * PFNs will be 0.
5178  */
5179 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5180                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5181 {
5182         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5183         int i;
5184
5185         *start_pfn = -1UL;
5186         *end_pfn = 0;
5187
5188         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5189                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5190                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5191         }
5192
5193         if (*start_pfn == -1UL)
5194                 *start_pfn = 0;
5195 }
5196
5197 /*
5198  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5199  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5200  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5201  */
5202 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5203 {
5204         int zone_index;
5205         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5206                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5207                         continue;
5208
5209                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5210                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5211                         break;
5212         }
5213
5214         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5215         movable_zone = zone_index;
5216 }
5217
5218 /*
5219  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5220  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5221  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5222  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5223  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5224  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5225  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5226  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5227  */
5228 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5229                                         unsigned long zone_type,
5230                                         unsigned long node_start_pfn,
5231                                         unsigned long node_end_pfn,
5232                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5233                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5234 {
5235         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5236         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5237                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5238                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5239                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5240                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5241                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5242
5243                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5244                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5245                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5246         }
5247 }
5248
5249 /*
5250  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5251  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5252  */
5253 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5254                                         unsigned long zone_type,
5255                                         unsigned long node_start_pfn,
5256                                         unsigned long node_end_pfn,
5257                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5258                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5259                                         unsigned long *ignored)
5260 {
5261         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5262         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5263                 return 0;
5264
5265         /* Get the start and end of the zone */
5266         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5267         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5268         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5269                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5270                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5271
5272         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5273         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5274                 return 0;
5275
5276         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5277         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5278         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5279
5280         /* Return the spanned pages */
5281         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5282 }
5283
5284 /*
5285  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5286  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5287  */
5288 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5289                                 unsigned long range_start_pfn,
5290                                 unsigned long range_end_pfn)
5291 {
5292         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5293         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5294         int i;
5295
5296         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5297                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5298                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5299                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5300         }
5301         return nr_absent;
5302 }
5303
5304 /**
5305  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5306  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5307  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5308  *
5309  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5310  */
5311 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5312                                                         unsigned long end_pfn)
5313 {
5314         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5315 }
5316
5317 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5318 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5319                                         unsigned long zone_type,
5320                                         unsigned long node_start_pfn,
5321                                         unsigned long node_end_pfn,
5322                                         unsigned long *ignored)
5323 {
5324         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5325         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5326         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5327         unsigned long nr_absent;
5328
5329         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5330         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5331                 return 0;
5332
5333         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5334         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5335
5336         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5337                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5338                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5339         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5340
5341         /*
5342          * ZONE_MOVABLE handling.
5343          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5344          * and vice versa.
5345          */
5346         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5347                 if (mirrored_kernelcore) {
5348                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5349                         struct memblock_region *r;
5350
5351                         for_each_memblock(memory, r) {
5352                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5353                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5354                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5355                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5356
5357                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5358                                     memblock_is_mirror(r))
5359                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5360
5361                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5362                                     !memblock_is_mirror(r))
5363                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5364                         }
5365                 } else {
5366                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5367                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5368                 }
5369         }
5370
5371         return nr_absent;
5372 }
5373
5374 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5375 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5376                                         unsigned long zone_type,
5377                                         unsigned long node_start_pfn,
5378                                         unsigned long node_end_pfn,
5379                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5380                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5381                                         unsigned long *zones_size)
5382 {
5383         unsigned int zone;
5384
5385         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5386         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5387                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5388
5389         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5390
5391         return zones_size[zone_type];
5392 }
5393
5394 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5395                                                 unsigned long zone_type,
5396                                                 unsigned long node_start_pfn,
5397                                                 unsigned long node_end_pfn,
5398                                                 unsigned long *zholes_size)
5399 {
5400         if (!zholes_size)
5401                 return 0;
5402
5403         return zholes_size[zone_type];
5404 }
5405
5406 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5407
5408 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5409                                                 unsigned long node_start_pfn,
5410                                                 unsigned long node_end_pfn,
5411                                                 unsigned long *zones_size,
5412                                                 unsigned long *zholes_size)
5413 {
5414         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5415         enum zone_type i;
5416
5417         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5418                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5419                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5420                 unsigned long size, real_size;
5421
5422                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5423                                                   node_start_pfn,
5424                                                   node_end_pfn,
5425                                                   &zone_start_pfn,
5426                                                   &zone_end_pfn,
5427                                                   zones_size);
5428                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5429                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5430                                                   zholes_size);
5431                 if (size)
5432                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5433                 else
5434                         zone->zone_start_pfn = 0;
5435                 zone->spanned_pages = size;
5436                 zone->present_pages = real_size;
5437
5438                 totalpages += size;
5439                 realtotalpages += real_size;
5440         }
5441
5442         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5443         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5444         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5445                                                         realtotalpages);
5446 }
5447
5448 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5449 /*
5450  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5451  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5452  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5453  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5454  * bytes.
5455  */
5456 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5457 {
5458         unsigned long usemapsize;
5459
5460         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5461         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5462         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5463         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5464         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5465
5466         return usemapsize / 8;
5467 }
5468
5469 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5470                                 struct zone *zone,
5471                                 unsigned long zone_start_pfn,
5472                                 unsigned long zonesize)
5473 {
5474         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5475         zone->pageblock_flags = NULL;
5476         if (usemapsize)
5477                 zone->pageblock_flags =
5478                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5479                                                          pgdat->node_id);
5480 }
5481 #else
5482 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5483                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5484 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5485
5486 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5487
5488 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5489 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5490 {
5491         unsigned int order;
5492
5493         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5494         if (pageblock_order)
5495                 return;
5496
5497         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5498                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5499         else
5500                 order = MAX_ORDER - 1;
5501
5502         /*
5503          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5504          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5505          * powerpc.
5506          */
5507         pageblock_order = order;
5508 }
5509 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5510
5511 /*
5512  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5513  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5514  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5515  * the kernel config
5516  */
5517 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5518 {
5519 }
5520
5521 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5522
5523 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5524                                                    unsigned long present_pages)
5525 {
5526         unsigned long pages = spanned_pages;
5527
5528         /*
5529          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5530          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5531          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5532          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5533          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5534          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5535          */
5536         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5537             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5538                 pages = present_pages;
5539
5540         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5541 }
5542
5543 /*
5544  * Set up the zone data structures:
5545  *   - mark all pages reserved
5546  *   - mark all memory queues empty
5547  *   - clear the memory bitmaps
5548  *
5549  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5550  */
5551 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5552 {
5553         enum zone_type j;
5554         int nid = pgdat->node_id;
5555         int ret;
5556
5557         pgdat_resize_init(pgdat);
5558 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5559         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5560         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5561         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5562 #endif
5563 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5564         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5565         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5566         pgdat->split_queue_len = 0;
5567 #endif
5568         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5569         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5570 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5571         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5572 #endif
5573         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5574
5575         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5576                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5577                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5578                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5579
5580                 size = zone->spanned_pages;
5581                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5582
5583                 /*
5584                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5585                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5586                  * and per-cpu initialisations
5587                  */
5588                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5589                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5590                         if (freesize >= memmap_pages) {
5591                                 freesize -= memmap_pages;
5592                                 if (memmap_pages)
5593                                         printk(KERN_DEBUG
5594                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5595                                                zone_names[j], memmap_pages);
5596                         } else
5597                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5598                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5599                 }
5600
5601                 /* Account for reserved pages */
5602                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5603                         freesize -= dma_reserve;
5604                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5605                                         zone_names[0], dma_reserve);
5606                 }
5607
5608                 if (!is_highmem_idx(j))
5609                         nr_kernel_pages += freesize;
5610                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5611                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5612                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5613                 nr_all_pages += freesize;
5614
5615                 /*
5616                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5617                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5618                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5619                  */
5620                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5621 #ifdef CONFIG_NUMA
5622                 zone->node = nid;
5623                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5624                                                 / 100;
5625                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5626 #endif
5627                 zone->name = zone_names[j];
5628                 spin_lock_init(&zone->lock);
5629                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5630                 zone_seqlock_init(zone);
5631                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5632                 zone_pcp_init(zone);
5633
5634                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5635                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5636
5637                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5638                 if (!size)
5639                         continue;
5640
5641                 set_pageblock_order();
5642                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5643                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5644                 BUG_ON(ret);
5645                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5646         }
5647 }
5648
5649 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5650 {
5651         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5652         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5653
5654         /* Skip empty nodes */
5655         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5656                 return;
5657
5658 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5659         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5660         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5661         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5662         if (!pgdat->node_mem_map) {
5663                 unsigned long size, end;
5664                 struct page *map;
5665
5666                 /*
5667                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5668                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5669                  * for the buddy allocator to function correctly.
5670                  */
5671                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5672                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5673                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5674                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5675                 if (!map)
5676                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5677                                                                pgdat->node_id);
5678                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5679         }
5680 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5681         /*
5682          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5683          */
5684         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5685                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5686 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5687                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5688                         mem_map -= offset;
5689 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5690         }
5691 #endif
5692 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5693 }
5694
5695 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5696                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5697 {
5698         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5699         unsigned long start_pfn = 0;
5700         unsigned long end_pfn = 0;
5701
5702         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5703         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5704
5705         reset_deferred_meminit(pgdat);
5706         pgdat->node_id = nid;
5707         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5708 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5709         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5710         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5711                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5712                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5713 #else
5714         start_pfn = node_start_pfn;
5715 #endif
5716         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5717                                   zones_size, zholes_size);
5718
5719         alloc_node_mem_map(pgdat);
5720 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5721         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5722                 nid, (unsigned long)pgdat,
5723                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5724 #endif
5725
5726         free_area_init_core(pgdat);
5727 }
5728
5729 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5730
5731 #if MAX_NUMNODES > 1
5732 /*
5733  * Figure out the number of possible node ids.
5734  */
5735 void __init setup_nr_node_ids(void)
5736 {
5737         unsigned int highest;
5738
5739         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5740         nr_node_ids = highest + 1;
5741 }
5742 #endif
5743
5744 /**
5745  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5746  *
5747  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5748  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5749  * all the nodes.
5750  *
5751  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5752  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5753  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5754  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5755  *
5756  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5757  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5758  * populated node map.
5759  *
5760  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5761  * requirement (single node).
5762  */
5763 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5764 {
5765         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5766         unsigned long start, end, mask;
5767         int last_nid = -1;
5768         int i, nid;
5769
5770         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5771                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5772                         last_nid = nid;
5773                         last_end = end;
5774                         continue;
5775                 }
5776
5777                 /*
5778                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5779                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5780                  * too coarse to separate the current node from the last.
5781                  */
5782                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5783                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5784                         mask <<= 1;
5785
5786                 /* accumulate all internode masks */
5787                 accl_mask |= mask;
5788         }
5789
5790         /* convert mask to number of pages */
5791         return ~accl_mask + 1;
5792 }
5793
5794 /* Find the lowest pfn for a node */
5795 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5796 {
5797         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5798         unsigned long start_pfn;
5799         int i;
5800
5801         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5802                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5803
5804         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5805                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5806                 return 0;
5807         }
5808
5809         return min_pfn;
5810 }
5811
5812 /**
5813  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5814  *
5815  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5816  * memblock_set_node().
5817  */
5818 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5819 {
5820         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5821 }
5822
5823 /*
5824  * early_calculate_totalpages()
5825  * Sum pages in active regions for movable zone.
5826  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5827  */
5828 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5829 {
5830         unsigned long totalpages = 0;
5831         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5832         int i, nid;
5833
5834         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5835                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5836
5837                 totalpages += pages;
5838                 if (pages)
5839                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5840         }
5841         return totalpages;
5842 }
5843
5844 /*
5845  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5846  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5847  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5848  * others
5849  */
5850 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5851 {
5852         int i, nid;
5853         unsigned long usable_startpfn;
5854         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5855         /* save the state before borrow the nodemask */
5856         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5857         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5858         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5859         struct memblock_region *r;
5860
5861         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5862         find_usable_zone_for_movable();
5863
5864         /*
5865          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5866          * options.
5867          */
5868         if (movable_node_is_enabled()) {
5869                 for_each_memblock(memory, r) {
5870                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5871                                 continue;
5872
5873                         nid = r->nid;
5874
5875                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5876                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5877                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5878                                 usable_startpfn;
5879                 }
5880
5881                 goto out2;
5882         }
5883
5884         /*
5885          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5886          */
5887         if (mirrored_kernelcore) {
5888                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5889
5890                 for_each_memblock(memory, r) {
5891                         if (memblock_is_mirror(r))
5892                                 continue;
5893
5894                         nid = r->nid;
5895
5896                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5897
5898                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5899                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5900                                 continue;
5901                         }
5902
5903                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5904                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5905                                 usable_startpfn;
5906                 }
5907
5908                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5909                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5910
5911                 goto out2;
5912         }
5913
5914         /*
5915          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5916          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5917          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5918          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5919          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5920          * what movablecore would have allowed.
5921          */
5922         if (required_movablecore) {
5923                 unsigned long corepages;
5924
5925                 /*
5926                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5927                  * was requested by the user
5928                  */
5929                 required_movablecore =
5930                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5931                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5932                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5933
5934                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5935         }
5936
5937         /*
5938          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5939          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5940          */
5941         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5942                 goto out;
5943
5944         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5945         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5946
5947 restart:
5948         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5949         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5950         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5951                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5952
5953                 /*
5954                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5955                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5956                  * amount of memory for the kernel
5957                  */
5958                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5959                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5960
5961                 /*
5962                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5963                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5964                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5965                  */
5966                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5967
5968                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5969                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5970                         unsigned long size_pages;
5971
5972                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5973                         if (start_pfn >= end_pfn)
5974                                 continue;
5975
5976                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5977                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5978                                 unsigned long kernel_pages;
5979                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5980                                                                 - start_pfn;
5981
5982                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5983                                                         kernelcore_remaining);
5984                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5985                                                         required_kernelcore);
5986
5987                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5988                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5989
5990                                         /*
5991                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5992                                          * that if we have to rebalance
5993                                          * kernelcore across nodes, we will
5994                                          * not double account here
5995                                          */
5996                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5997                                         continue;
5998                                 }
5999                                 start_pfn = usable_startpfn;
6000                         }
6001
6002                         /*
6003                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6004                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6005                          * number of pages used as kernelcore
6006                          */
6007                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6008                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6009                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6010                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6011
6012                         /*
6013                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6014                          * break if the kernelcore for this node has been
6015                          * satisfied
6016                          */
6017                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6018                                                                 size_pages);
6019                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6020                         if (!kernelcore_remaining)
6021                                 break;
6022                 }
6023         }
6024
6025         /*
6026          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6027          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6028          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6029          * satisfied
6030          */
6031         usable_nodes--;
6032         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6033                 goto restart;
6034
6035 out2:
6036         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6037         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6038                 zone_movable_pfn[nid] =
6039                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6040
6041 out:
6042         /* restore the node_state */
6043         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6044 }
6045
6046 /* Any regular or high memory on that node ? */
6047 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6048 {
6049         enum zone_type zone_type;
6050
6051         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6052                 return;
6053
6054         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6055                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6056                 if (populated_zone(zone)) {
6057                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6058                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6059                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6060                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6061                         break;
6062                 }
6063         }
6064 }
6065
6066 /**
6067  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6068  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6069  *
6070  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6071  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6072  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6073  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6074  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6075  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6076  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6077  * at arch_max_dma_pfn.
6078  */
6079 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6080 {
6081         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6082         int i, nid;
6083
6084         /* Record where the zone boundaries are */
6085         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6086                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6087         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6088                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6089         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
6090         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
6091         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6092                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6093                         continue;
6094                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
6095                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
6096                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
6097                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
6098         }
6099         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6100         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6101
6102         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6103         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6104         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6105
6106         /* Print out the zone ranges */
6107         pr_info("Zone ranges:\n");
6108         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6109                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6110                         continue;
6111                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6112                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6113                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6114                         pr_cont("empty\n");
6115                 else
6116                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6117                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6118                                         << PAGE_SHIFT,
6119                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6120                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6121         }
6122
6123         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6124         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6125         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6126                 if (zone_movable_pfn[i])
6127                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6128                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6129         }
6130
6131         /* Print out the early node map */
6132         pr_info("Early memory node ranges\n");
6133         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6134                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6135                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6136                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6137
6138         /* Initialise every node */
6139         mminit_verify_pageflags_layout();
6140         setup_nr_node_ids();
6141         for_each_online_node(nid) {
6142                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6143                 free_area_init_node(nid, NULL,
6144                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6145
6146                 /* Any memory on that node */
6147                 if (pgdat->node_present_pages)
6148                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6149                 check_for_memory(pgdat, nid);
6150         }
6151 }
6152
6153 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6154 {
6155         unsigned long long coremem;
6156         if (!p)
6157                 return -EINVAL;
6158
6159         coremem = memparse(p, &p);
6160         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6161
6162         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6163         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6164
6165         return 0;
6166 }
6167
6168 /*
6169  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6170  * cannot be reclaimed or migrated.
6171  */
6172 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6173 {
6174         /* parse kernelcore=mirror */
6175         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6176                 mirrored_kernelcore = true;
6177                 return 0;
6178         }
6179
6180         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6181 }
6182
6183 /*
6184  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6185  * can be reclaimed or migrated.
6186  */
6187 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6188 {
6189         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6190 }
6191
6192 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6193 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6194
6195 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6196
6197 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6198 {
6199         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6200         page_zone(page)->managed_pages += count;
6201         totalram_pages += count;
6202 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6203         if (PageHighMem(page))
6204                 totalhigh_pages += count;
6205 #endif
6206         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6207 }
6208 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6209
6210 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6211 {
6212         void *pos;
6213         unsigned long pages = 0;
6214
6215         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6216         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6217         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6218                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6219                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6220                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6221         }
6222
6223         if (pages && s)
6224                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6225                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6226
6227         return pages;
6228 }
6229 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6230
6231 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6232 void free_highmem_page(struct page *page)
6233 {
6234         __free_reserved_page(page);
6235         totalram_pages++;
6236         page_zone(page)->managed_pages++;
6237         totalhigh_pages++;
6238 }
6239 #endif
6240
6241
6242 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6243 {
6244         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6245         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6246
6247         physpages = get_num_physpages();
6248         codesize = _etext - _stext;
6249         datasize = _edata - _sdata;
6250         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6251         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6252         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6253         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6254
6255         /*
6256          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6257          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6258          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6259          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6260          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6261          */
6262 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6263         do { \
6264                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6265                         size -= adj; \
6266         } while (0)
6267
6268         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6269                      _sinittext, init_code_size);
6270         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6271         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6272         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6273         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6274
6275 #undef  adj_init_size
6276
6277         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6278 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6279                 ", %luK highmem"
6280 #endif
6281                 "%s%s)\n",
6282                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6283                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6284                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6285                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6286                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6287                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6288 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6289                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6290 #endif
6291                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6292 }
6293
6294 /**
6295  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6296  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6297  *
6298  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6299  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6300  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6301  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6302  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6303  * smaller per-cpu batchsize.
6304  */
6305 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6306 {
6307         dma_reserve = new_dma_reserve;
6308 }
6309
6310 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6311 {
6312         free_area_init_node(0, zones_size,
6313                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6314 }
6315
6316 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6317                                  unsigned long action, void *hcpu)
6318 {
6319         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6320
6321         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6322                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6323                 drain_pages(cpu);
6324
6325                 /*
6326                  * Spill the event counters of the dead processor
6327                  * into the current processors event counters.
6328                  * This artificially elevates the count of the current
6329                  * processor.
6330                  */
6331                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6332
6333                 /*
6334                  * Zero the differential counters of the dead processor
6335                  * so that the vm statistics are consistent.
6336                  *
6337                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6338                  * race with what we are doing.
6339                  */
6340                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6341         }
6342         return NOTIFY_OK;
6343 }
6344
6345 void __init page_alloc_init(void)
6346 {
6347         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6348 }
6349
6350 /*
6351  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6352  *      or min_free_kbytes changes.
6353  */
6354 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6355 {
6356         struct pglist_data *pgdat;
6357         unsigned long reserve_pages = 0;
6358         enum zone_type i, j;
6359
6360         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6361                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6362                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6363                         long max = 0;
6364
6365                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6366                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6367                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6368                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6369                         }
6370
6371                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6372                         max += high_wmark_pages(zone);
6373
6374                         if (max > zone->managed_pages)
6375                                 max = zone->managed_pages;
6376
6377                         zone->totalreserve_pages = max;
6378
6379                         reserve_pages += max;
6380                 }
6381         }
6382         totalreserve_pages = reserve_pages;
6383 }
6384
6385 /*
6386  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6387  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6388  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6389  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6390  */
6391 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6392 {
6393         struct pglist_data *pgdat;
6394         enum zone_type j, idx;
6395
6396         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6397                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6398                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6399                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6400
6401                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6402
6403                         idx = j;
6404                         while (idx) {
6405                                 struct zone *lower_zone;
6406
6407                                 idx--;
6408
6409                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6410                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6411
6412                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6413                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6414                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6415                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6416                         }
6417                 }
6418         }
6419
6420         /* update totalreserve_pages */
6421         calculate_totalreserve_pages();
6422 }
6423
6424 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6425 {
6426         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6427         unsigned long lowmem_pages = 0;
6428         struct zone *zone;
6429         unsigned long flags;
6430
6431         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6432         for_each_zone(zone) {
6433                 if (!is_highmem(zone))
6434                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6435         }
6436
6437         for_each_zone(zone) {
6438                 u64 tmp;
6439
6440                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6441                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6442                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6443                 if (is_highmem(zone)) {
6444                         /*
6445                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6446                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6447                          * value here.
6448                          *
6449                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6450                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6451                          * not be capped for highmem.
6452                          */
6453                         unsigned long min_pages;
6454
6455                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6456                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6457                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6458                 } else {
6459                         /*
6460                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6461                          * proportionate to the zone's size.
6462                          */
6463                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6464                 }
6465
6466                 /*
6467                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6468                  * scale factor in proportion to available memory, but
6469                  * ensure a minimum size on small systems.
6470                  */
6471                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6472                             mult_frac(zone->managed_pages,
6473                                       watermark_scale_factor, 10000));
6474
6475                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6476                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6477
6478                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6479                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6480                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6481
6482                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6483         }
6484
6485         /* update totalreserve_pages */
6486         calculate_totalreserve_pages();
6487 }
6488
6489 /**
6490  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6491  * or when memory is hot-{added|removed}
6492  *
6493  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6494  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6495  */
6496 void setup_per_zone_wmarks(void)
6497 {
6498         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6499         __setup_per_zone_wmarks();
6500         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6501 }
6502
6503 /*
6504  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6505  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6506  * to be referenced again before it is swapped out.
6507  *
6508  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6509  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6510  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6511  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6512  *
6513  * total     target    max
6514  * memory    ratio     inactive anon
6515  * -------------------------------------
6516  *   10MB       1         5MB
6517  *  100MB       1        50MB
6518  *    1GB       3       250MB
6519  *   10GB      10       0.9GB
6520  *  100GB      31         3GB
6521  *    1TB     101        10GB
6522  *   10TB     320        32GB
6523  */
6524 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6525 {
6526         unsigned int gb, ratio;
6527
6528         /* Zone size in gigabytes */
6529         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6530         if (gb)
6531                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6532         else
6533                 ratio = 1;
6534
6535         zone->inactive_ratio = ratio;
6536 }
6537
6538 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6539 {
6540         struct zone *zone;
6541
6542         for_each_zone(zone)
6543                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6544 }
6545
6546 /*
6547  * Initialise min_free_kbytes.
6548  *
6549  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6550  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6551  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6552  *
6553  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6554  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6555  *
6556  * which yields
6557  *
6558  * 16MB:        512k
6559  * 32MB:        724k
6560  * 64MB:        1024k
6561  * 128MB:       1448k
6562  * 256MB:       2048k
6563  * 512MB:       2896k
6564  * 1024MB:      4096k
6565  * 2048MB:      5792k
6566  * 4096MB:      8192k
6567  * 8192MB:      11584k
6568  * 16384MB:     16384k
6569  */
6570 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6571 {
6572         unsigned long lowmem_kbytes;
6573         int new_min_free_kbytes;
6574
6575         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6576         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6577
6578         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6579                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6580                 if (min_free_kbytes < 128)
6581                         min_free_kbytes = 128;
6582                 if (min_free_kbytes > 65536)
6583                         min_free_kbytes = 65536;
6584         } else {
6585                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6586                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6587         }
6588         setup_per_zone_wmarks();
6589         refresh_zone_stat_thresholds();
6590         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6591         setup_per_zone_inactive_ratio();
6592         return 0;
6593 }
6594 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6595
6596 /*
6597  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6598  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6599  *      changes.
6600  */
6601 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6602         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6603 {
6604         int rc;
6605
6606         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6607         if (rc)
6608                 return rc;
6609
6610         if (write) {
6611                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6612                 setup_per_zone_wmarks();
6613         }
6614         return 0;
6615 }
6616
6617 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6618         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6619 {
6620         int rc;
6621
6622         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6623         if (rc)
6624                 return rc;
6625
6626         if (write)
6627                 setup_per_zone_wmarks();
6628
6629         return 0;
6630 }
6631
6632 #ifdef CONFIG_NUMA
6633 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6634         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6635 {
6636         struct zone *zone;
6637         int rc;
6638
6639         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6640         if (rc)
6641                 return rc;
6642
6643         for_each_zone(zone)
6644                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6645                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6646         return 0;
6647 }
6648
6649 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6650         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6651 {
6652         struct zone *zone;
6653         int rc;
6654
6655         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6656         if (rc)
6657                 return rc;
6658
6659         for_each_zone(zone)
6660                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6661                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6662         return 0;
6663 }
6664 #endif
6665
6666 /*
6667  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6668  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6669  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6670  *
6671  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6672  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6673  * if in function of the boot time zone sizes.
6674  */
6675 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6676         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6677 {
6678         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6679         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6680         return 0;
6681 }
6682
6683 /*
6684  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6685  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6686  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6687  */
6688 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6689         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6690 {
6691         struct zone *zone;
6692         int old_percpu_pagelist_fraction;
6693         int ret;
6694
6695         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6696         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6697
6698         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6699         if (!write || ret < 0)
6700                 goto out;
6701
6702         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6703         if (percpu_pagelist_fraction &&
6704             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6705                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6706                 ret = -EINVAL;
6707                 goto out;
6708         }
6709
6710         /* No change? */
6711         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6712                 goto out;
6713
6714         for_each_populated_zone(zone) {
6715                 unsigned int cpu;
6716
6717                 for_each_possible_cpu(cpu)
6718                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6719                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6720         }
6721 out:
6722         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6723         return ret;
6724 }
6725
6726 #ifdef CONFIG_NUMA
6727 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6728
6729 static int __init set_hashdist(char *str)
6730 {
6731         if (!str)
6732                 return 0;
6733         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6734         return 1;
6735 }
6736 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6737 #endif
6738
6739 /*
6740  * allocate a large system hash table from bootmem
6741  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6742  *   quantity of entries
6743  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6744  */
6745 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6746                                      unsigned long bucketsize,
6747                                      unsigned long numentries,
6748                                      int scale,
6749                                      int flags,
6750                                      unsigned int *_hash_shift,
6751                                      unsigned int *_hash_mask,
6752                                      unsigned long low_limit,
6753                                      unsigned long high_limit)
6754 {
6755         unsigned long long max = high_limit;
6756         unsigned long log2qty, size;
6757         void *table = NULL;
6758
6759         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6760         if (!numentries) {
6761                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6762                 numentries = nr_kernel_pages;
6763
6764                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6765                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6766                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6767
6768                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6769                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6770                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6771                 else
6772                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6773
6774                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6775                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6776                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6777                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6778                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6779                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6780                                 BUG_ON(!numentries);
6781                         }
6782                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6783                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6784         }
6785         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6786
6787         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6788         if (max == 0) {
6789                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6790                 do_div(max, bucketsize);
6791         }
6792         max = min(max, 0x80000000ULL);
6793
6794         if (numentries < low_limit)
6795                 numentries = low_limit;
6796         if (numentries > max)
6797                 numentries = max;
6798
6799         log2qty = ilog2(numentries);
6800
6801         do {
6802                 size = bucketsize << log2qty;
6803                 if (flags & HASH_EARLY)
6804                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6805                 else if (hashdist)
6806                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6807                 else {
6808                         /*
6809                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6810                          * some pages at the end of hash table which
6811                          * alloc_pages_exact() automatically does
6812                          */
6813                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6814                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6815                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6816                         }
6817                 }
6818         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6819
6820         if (!table)
6821                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6822
6823         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6824                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
6825
6826         if (_hash_shift)
6827                 *_hash_shift = log2qty;
6828         if (_hash_mask)
6829                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6830
6831         return table;
6832 }
6833
6834 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6835 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
6836                                                         unsigned long pfn)
6837 {
6838 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6839         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6840 #else
6841         return page_zone(page)->pageblock_flags;
6842 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6843 }
6844
6845 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
6846 {
6847 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6848         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6849         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6850 #else
6851         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6852         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6853 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6854 }
6855
6856 /**
6857  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6858  * @page: The page within the block of interest
6859  * @pfn: The target page frame number
6860  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6861  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6862  *
6863  * Return: pageblock_bits flags
6864  */
6865 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6866                                         unsigned long end_bitidx,
6867                                         unsigned long mask)
6868 {
6869         unsigned long *bitmap;
6870         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6871         unsigned long word;
6872
6873         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
6874         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
6875         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6876         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6877
6878         word = bitmap[word_bitidx];
6879         bitidx += end_bitidx;
6880         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6881 }
6882
6883 /**
6884  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6885  * @page: The page within the block of interest
6886  * @flags: The flags to set
6887  * @pfn: The target page frame number
6888  * @end_bitidx: The last bit of interest
6889  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6890  */
6891 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6892                                         unsigned long pfn,
6893                                         unsigned long end_bitidx,
6894                                         unsigned long mask)
6895 {
6896         unsigned long *bitmap;
6897         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6898         unsigned long old_word, word;
6899
6900         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6901
6902         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
6903         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
6904         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6905         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6906
6907         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
6908
6909         bitidx += end_bitidx;
6910         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6911         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6912
6913         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6914         for (;;) {
6915                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6916                 if (word == old_word)
6917                         break;
6918                 word = old_word;
6919         }
6920 }
6921
6922 /*
6923  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6924  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6925  *
6926  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6927  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6928  * expect this function should be exact.
6929  */
6930 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6931                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6932 {
6933         unsigned long pfn, iter, found;
6934         int mt;
6935
6936         /*
6937          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6938          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6939          */
6940         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6941                 return false;
6942         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6943         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6944                 return false;
6945
6946         pfn = page_to_pfn(page);
6947         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6948                 unsigned long check = pfn + iter;
6949
6950                 if (!pfn_valid_within(check))
6951                         continue;
6952
6953                 page = pfn_to_page(check);
6954
6955                 /*
6956                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6957                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6958                  * handle each tail page individually in migration.
6959                  */
6960                 if (PageHuge(page)) {
6961                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6962                         continue;
6963                 }
6964
6965                 /*
6966                  * We can't use page_count without pin a page
6967                  * because another CPU can free compound page.
6968                  * This check already skips compound tails of THP
6969                  * because their page->_refcount is zero at all time.
6970                  */
6971                 if (!page_ref_count(page)) {
6972                         if (PageBuddy(page))
6973                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6974                         continue;
6975                 }
6976
6977                 /*
6978                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6979                  * page_count() is not 0.
6980                  */
6981                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6982                         continue;
6983
6984                 if (!PageLRU(page))
6985                         found++;
6986                 /*
6987                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6988                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6989                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6990                  */
6991                 /*
6992                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6993                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6994                  *
6995                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6996                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6997                  * page at boot.
6998                  */
6999                 if (found > count)
7000                         return true;
7001         }
7002         return false;
7003 }
7004
7005 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7006 {
7007         struct zone *zone;
7008         unsigned long pfn;
7009
7010         /*
7011          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7012          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7013          * the zone but still within the section.
7014          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7015          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7016          */
7017         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7018                 return false;
7019
7020         zone = page_zone(page);
7021         pfn = page_to_pfn(page);
7022         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7023                 return false;
7024
7025         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7026 }
7027
7028 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7029
7030 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7031 {
7032         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7033                              pageblock_nr_pages) - 1);
7034 }
7035
7036 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7037 {
7038         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7039                                 pageblock_nr_pages));
7040 }
7041
7042 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7043 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7044                                         unsigned long start, unsigned long end)
7045 {
7046         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7047         unsigned long nr_reclaimed;
7048         unsigned long pfn = start;
7049         unsigned int tries = 0;
7050         int ret = 0;
7051
7052         migrate_prep();
7053
7054         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7055                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7056                         ret = -EINTR;
7057                         break;
7058                 }
7059
7060                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7061                         cc->nr_migratepages = 0;
7062                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7063                         if (!pfn) {
7064                                 ret = -EINTR;
7065                                 break;
7066                         }
7067                         tries = 0;
7068                 } else if (++tries == 5) {
7069                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7070                         break;
7071                 }
7072
7073                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7074                                                         &cc->migratepages);
7075                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7076
7077                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7078                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7079         }
7080         if (ret < 0) {
7081                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7082                 return ret;
7083         }
7084         return 0;
7085 }
7086
7087 /**
7088  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7089  * @start:      start PFN to allocate
7090  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7091  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7092  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7093  *                      in range must have the same migratetype and it must
7094  *                      be either of the two.
7095  *
7096  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7097  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7098  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7099  * pages fall in.
7100  *
7101  * The PFN range must belong to a single zone.
7102  *
7103  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7104  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7105  * need to be freed with free_contig_range().
7106  */
7107 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7108                        unsigned migratetype)
7109 {
7110         unsigned long outer_start, outer_end;
7111         unsigned int order;
7112         int ret = 0;
7113
7114         struct compact_control cc = {
7115                 .nr_migratepages = 0,
7116                 .order = -1,
7117                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7118                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7119                 .ignore_skip_hint = true,
7120         };
7121         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7122
7123         /*
7124          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7125          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7126          * have different sizes, and due to the way page allocator
7127          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7128          * that page allocator won't try to merge buddies from
7129          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7130          * other migration type.
7131          *
7132          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7133          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7134          * we are interested in).  This will put all the pages in
7135          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7136          *
7137          * When this is done, we take the pages in range from page
7138          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7139          * page allocator will never consider using them.
7140          *
7141          * This lets us mark the pageblocks back as
7142          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7143          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7144          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7145          */
7146
7147         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7148                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7149                                        false);
7150         if (ret)
7151                 return ret;
7152
7153         /*
7154          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7155          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7156          */
7157         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7158         if (ret && ret != -EBUSY)
7159                 goto done;
7160
7161         /*
7162          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7163          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7164          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7165          * What we are going to do is to allocate all pages from
7166          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7167          *
7168          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7169          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7170          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7171          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7172          * once this is done free the pages we are not interested in.
7173          *
7174          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7175          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7176          */
7177
7178         lru_add_drain_all();
7179         drain_all_pages(cc.zone);
7180
7181         order = 0;
7182         outer_start = start;
7183         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7184                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7185                         outer_start = start;
7186                         break;
7187                 }
7188                 outer_start &= ~0UL << order;
7189         }
7190
7191         if (outer_start != start) {
7192                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7193
7194                 /*
7195                  * outer_start page could be small order buddy page and
7196                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7197                  * in this case to report failed page properly
7198                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7199                  */
7200                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7201                         outer_start = start;
7202         }
7203
7204         /* Make sure the range is really isolated. */
7205         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7206                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7207                         __func__, outer_start, end);
7208                 ret = -EBUSY;
7209                 goto done;
7210         }
7211
7212         /* Grab isolated pages from freelists. */
7213         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7214         if (!outer_end) {
7215                 ret = -EBUSY;
7216                 goto done;
7217         }
7218
7219         /* Free head and tail (if any) */
7220         if (start != outer_start)
7221                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7222         if (end != outer_end)
7223                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7224
7225 done:
7226         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7227                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7228         return ret;
7229 }
7230
7231 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7232 {
7233         unsigned int count = 0;
7234
7235         for (; nr_pages--; pfn++) {
7236                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7237
7238                 count += page_count(page) != 1;
7239                 __free_page(page);
7240         }
7241         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7242 }
7243 #endif
7244
7245 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7246 /*
7247  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7248  * page high values need to be recalulated.
7249  */
7250 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7251 {
7252         unsigned cpu;
7253         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7254         for_each_possible_cpu(cpu)
7255                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7256                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7257         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7258 }
7259 #endif
7260
7261 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7262 {
7263         unsigned long flags;
7264         int cpu;
7265         struct per_cpu_pageset *pset;
7266
7267         /* avoid races with drain_pages()  */
7268         local_irq_save(flags);
7269         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7270                 for_each_online_cpu(cpu) {
7271                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7272                         drain_zonestat(zone, pset);
7273                 }
7274                 free_percpu(zone->pageset);
7275                 zone->pageset = &boot_pageset;
7276         }
7277         local_irq_restore(flags);
7278 }
7279
7280 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7281 /*
7282  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7283  * before calling this.
7284  */
7285 void
7286 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7287 {
7288         struct page *page;
7289         struct zone *zone;
7290         unsigned int order, i;
7291         unsigned long pfn;
7292         unsigned long flags;
7293         /* find the first valid pfn */
7294         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7295                 if (pfn_valid(pfn))
7296                         break;
7297         if (pfn == end_pfn)
7298                 return;
7299         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7300         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7301         pfn = start_pfn;
7302         while (pfn < end_pfn) {
7303                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7304                         pfn++;
7305                         continue;
7306                 }
7307                 page = pfn_to_page(pfn);
7308                 /*
7309                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7310                  * page_count() is not 0.
7311                  */
7312                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7313                         pfn++;
7314                         SetPageReserved(page);
7315                         continue;
7316                 }
7317
7318                 BUG_ON(page_count(page));
7319                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7320                 order = page_order(page);
7321 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7322                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7323                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7324 #endif
7325                 list_del(&page->lru);
7326                 rmv_page_order(page);
7327                 zone->free_area[order].nr_free--;
7328                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7329                         SetPageReserved((page+i));
7330                 pfn += (1 << order);
7331         }
7332         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7333 }
7334 #endif
7335
7336 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7337 {
7338         struct zone *zone = page_zone(page);
7339         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7340         unsigned long flags;
7341         unsigned int order;
7342
7343         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7344         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7345                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7346
7347                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7348                         break;
7349         }
7350         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7351
7352         return order < MAX_ORDER;
7353 }