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