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