]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
7a58eb5757e3bd61d9dadfd8d851b9641454552d
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70
71 #include <asm/sections.h>
72 #include <asm/tlbflush.h>
73 #include <asm/div64.h>
74 #include "internal.h"
75
76 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
77 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
78 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
79
80 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
81 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
82 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
83 #endif
84
85 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
86 /*
87  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
88  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
89  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
90  * defined in <linux/topology.h>.
91  */
92 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
93 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
94 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
95 #endif
96
97 /* work_structs for global per-cpu drains */
98 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
99 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
100
101 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
102 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
103 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
104 #endif
105
106 /*
107  * Array of node states.
108  */
109 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
110         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
111         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
112 #ifndef CONFIG_NUMA
113         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
114 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
115         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
116 #endif
117         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
119 #endif  /* NUMA */
120 };
121 EXPORT_SYMBOL(node_states);
122
123 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
124 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
125
126 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
127 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
128 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
129
130 int percpu_pagelist_fraction;
131 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
132
133 /*
134  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
135  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
136  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
137  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
138  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
139  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
140  */
141 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
142 {
143         return page->index;
144 }
145
146 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
147 {
148         page->index = migratetype;
149 }
150
151 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
152 /*
153  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
154  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
155  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
156  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
157  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
158  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
159  */
160
161 static gfp_t saved_gfp_mask;
162
163 void pm_restore_gfp_mask(void)
164 {
165         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
166         if (saved_gfp_mask) {
167                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
168                 saved_gfp_mask = 0;
169         }
170 }
171
172 void pm_restrict_gfp_mask(void)
173 {
174         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
175         WARN_ON(saved_gfp_mask);
176         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
177         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
178 }
179
180 bool pm_suspended_storage(void)
181 {
182         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
183                 return false;
184         return true;
185 }
186 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
187
188 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
189 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
190 #endif
191
192 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
193
194 /*
195  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
196  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
197  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
198  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
199  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
200  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
201  *
202  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
203  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
204  */
205 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
206 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
207          256,
208 #endif
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
210          256,
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
213          32,
214 #endif
215          32,
216 };
217
218 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
219
220 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
222          "DMA",
223 #endif
224 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
225          "DMA32",
226 #endif
227          "Normal",
228 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
229          "HighMem",
230 #endif
231          "Movable",
232 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
233          "Device",
234 #endif
235 };
236
237 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
238         "Unmovable",
239         "Movable",
240         "Reclaimable",
241         "HighAtomic",
242 #ifdef CONFIG_CMA
243         "CMA",
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
246         "Isolate",
247 #endif
248 };
249
250 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
251         NULL,
252         free_compound_page,
253 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
254         free_huge_page,
255 #endif
256 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
257         free_transhuge_page,
258 #endif
259 };
260
261 int min_free_kbytes = 1024;
262 int user_min_free_kbytes = -1;
263 int watermark_scale_factor = 10;
264
265 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
266 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
267 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
268
269 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
270 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
272 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
273 static unsigned long __initdata required_movablecore;
274 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
275 static bool mirrored_kernelcore;
276
277 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
278 int movable_zone;
279 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
280 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
281
282 #if MAX_NUMNODES > 1
283 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
284 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
285 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
286 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
287 #endif
288
289 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
290
291 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
292 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
293 {
294         unsigned long max_initialise;
295         unsigned long reserved_lowmem;
296
297         /*
298          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
299          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
300          */
301         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
302                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
303
304         /*
305          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
306          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
307          * memory to boot.
308          */
309         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
310                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
311         max_initialise += reserved_lowmem;
312
313         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
314         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
315 }
316
317 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
318 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
319 {
320         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
321
322         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
323                 return true;
324
325         return false;
326 }
327
328 /*
329  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
330  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
331  */
332 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
333                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
334                                 unsigned long *nr_initialised)
335 {
336         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
337         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
338                 return true;
339         (*nr_initialised)++;
340         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
341             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
342                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
343                 return false;
344         }
345
346         return true;
347 }
348 #else
349 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
350 {
351 }
352
353 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
354 {
355         return false;
356 }
357
358 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
359                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
360                                 unsigned long *nr_initialised)
361 {
362         return true;
363 }
364 #endif
365
366 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
367 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
368                                                         unsigned long pfn)
369 {
370 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
371         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
372 #else
373         return page_zone(page)->pageblock_flags;
374 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
375 }
376
377 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
378 {
379 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
380         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
381         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
382 #else
383         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
384         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
385 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
386 }
387
388 /**
389  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
390  * @page: The page within the block of interest
391  * @pfn: The target page frame number
392  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
393  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
394  *
395  * Return: pageblock_bits flags
396  */
397 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
398                                         unsigned long pfn,
399                                         unsigned long end_bitidx,
400                                         unsigned long mask)
401 {
402         unsigned long *bitmap;
403         unsigned long bitidx, word_bitidx;
404         unsigned long word;
405
406         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
407         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
408         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
409         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
410
411         word = bitmap[word_bitidx];
412         bitidx += end_bitidx;
413         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
414 }
415
416 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
417                                         unsigned long end_bitidx,
418                                         unsigned long mask)
419 {
420         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
421 }
422
423 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
424 {
425         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
426 }
427
428 /**
429  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
430  * @page: The page within the block of interest
431  * @flags: The flags to set
432  * @pfn: The target page frame number
433  * @end_bitidx: The last bit of interest
434  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
435  */
436 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
437                                         unsigned long pfn,
438                                         unsigned long end_bitidx,
439                                         unsigned long mask)
440 {
441         unsigned long *bitmap;
442         unsigned long bitidx, word_bitidx;
443         unsigned long old_word, word;
444
445         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
446
447         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
448         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
449         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
450         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
451
452         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
453
454         bitidx += end_bitidx;
455         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
456         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
457
458         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
459         for (;;) {
460                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
461                 if (word == old_word)
462                         break;
463                 word = old_word;
464         }
465 }
466
467 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
468 {
469         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
470                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
471                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
472
473         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
474                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
475 }
476
477 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
478 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
479 {
480         int ret = 0;
481         unsigned seq;
482         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
483         unsigned long sp, start_pfn;
484
485         do {
486                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
487                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
488                 sp = zone->spanned_pages;
489                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
490                         ret = 1;
491         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
492
493         if (ret)
494                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
495                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
496                         start_pfn, start_pfn + sp);
497
498         return ret;
499 }
500
501 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
502 {
503         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
504                 return 0;
505         if (zone != page_zone(page))
506                 return 0;
507
508         return 1;
509 }
510 /*
511  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
512  */
513 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
514 {
515         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
516                 return 1;
517         if (!page_is_consistent(zone, page))
518                 return 1;
519
520         return 0;
521 }
522 #else
523 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
524 {
525         return 0;
526 }
527 #endif
528
529 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
530                 unsigned long bad_flags)
531 {
532         static unsigned long resume;
533         static unsigned long nr_shown;
534         static unsigned long nr_unshown;
535
536         /*
537          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
538          * or allow a steady drip of one report per second.
539          */
540         if (nr_shown == 60) {
541                 if (time_before(jiffies, resume)) {
542                         nr_unshown++;
543                         goto out;
544                 }
545                 if (nr_unshown) {
546                         pr_alert(
547                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
548                                 nr_unshown);
549                         nr_unshown = 0;
550                 }
551                 nr_shown = 0;
552         }
553         if (nr_shown++ == 0)
554                 resume = jiffies + 60 * HZ;
555
556         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
557                 current->comm, page_to_pfn(page));
558         __dump_page(page, reason);
559         bad_flags &= page->flags;
560         if (bad_flags)
561                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
562                                                 bad_flags, &bad_flags);
563         dump_page_owner(page);
564
565         print_modules();
566         dump_stack();
567 out:
568         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
569         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
570         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
571 }
572
573 /*
574  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
575  *
576  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
577  *
578  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
579  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
580  *
581  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
582  * page destructors. See compound_page_dtors.
583  *
584  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
585  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
586  */
587
588 void free_compound_page(struct page *page)
589 {
590         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
591 }
592
593 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
594 {
595         int i;
596         int nr_pages = 1 << order;
597
598         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
599         set_compound_order(page, order);
600         __SetPageHead(page);
601         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
602                 struct page *p = page + i;
603                 set_page_count(p, 0);
604                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
605                 set_compound_head(p, page);
606         }
607         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
608 }
609
610 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
611 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
612 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
613                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
614 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
615 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
616
617 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
618 {
619         if (!buf)
620                 return -EINVAL;
621         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
622 }
623 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
624
625 static bool need_debug_guardpage(void)
626 {
627         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
628         if (!debug_pagealloc_enabled())
629                 return false;
630
631         if (!debug_guardpage_minorder())
632                 return false;
633
634         return true;
635 }
636
637 static void init_debug_guardpage(void)
638 {
639         if (!debug_pagealloc_enabled())
640                 return;
641
642         if (!debug_guardpage_minorder())
643                 return;
644
645         _debug_guardpage_enabled = true;
646 }
647
648 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
649         .need = need_debug_guardpage,
650         .init = init_debug_guardpage,
651 };
652
653 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
654 {
655         unsigned long res;
656
657         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
658                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
659                 return 0;
660         }
661         _debug_guardpage_minorder = res;
662         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
663         return 0;
664 }
665 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
666
667 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
668                                 unsigned int order, int migratetype)
669 {
670         struct page_ext *page_ext;
671
672         if (!debug_guardpage_enabled())
673                 return false;
674
675         if (order >= debug_guardpage_minorder())
676                 return false;
677
678         page_ext = lookup_page_ext(page);
679         if (unlikely(!page_ext))
680                 return false;
681
682         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
683
684         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
685         set_page_private(page, order);
686         /* Guard pages are not available for any usage */
687         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
688
689         return true;
690 }
691
692 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
693                                 unsigned int order, int migratetype)
694 {
695         struct page_ext *page_ext;
696
697         if (!debug_guardpage_enabled())
698                 return;
699
700         page_ext = lookup_page_ext(page);
701         if (unlikely(!page_ext))
702                 return;
703
704         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
705
706         set_page_private(page, 0);
707         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
708                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
709 }
710 #else
711 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
712 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
713                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
714 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
715                                 unsigned int order, int migratetype) {}
716 #endif
717
718 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
719 {
720         set_page_private(page, order);
721         __SetPageBuddy(page);
722 }
723
724 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
725 {
726         __ClearPageBuddy(page);
727         set_page_private(page, 0);
728 }
729
730 /*
731  * This function checks whether a page is free && is the buddy
732  * we can do coalesce a page and its buddy if
733  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
734  * (b) the buddy is in the buddy system &&
735  * (c) a page and its buddy have the same order &&
736  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
737  *
738  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
739  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
740  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
741  * serialized by zone->lock.
742  *
743  * For recording page's order, we use page_private(page).
744  */
745 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
746                                                         unsigned int order)
747 {
748         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
749                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
750                         return 0;
751
752                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
753
754                 return 1;
755         }
756
757         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
758                 /*
759                  * zone check is done late to avoid uselessly
760                  * calculating zone/node ids for pages that could
761                  * never merge.
762                  */
763                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
764                         return 0;
765
766                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
767
768                 return 1;
769         }
770         return 0;
771 }
772
773 /*
774  * Freeing function for a buddy system allocator.
775  *
776  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
777  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
778  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
779  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
780  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
781  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
782  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
783  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
784  * parts of the VM system.
785  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
786  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
787  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
788  * field.
789  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
790  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
791  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
792  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
793  * triggers coalescing into a block of larger size.
794  *
795  * -- nyc
796  */
797
798 static inline void __free_one_page(struct page *page,
799                 unsigned long pfn,
800                 struct zone *zone, unsigned int order,
801                 int migratetype)
802 {
803         unsigned long combined_pfn;
804         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
805         struct page *buddy;
806         unsigned int max_order;
807
808         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
809
810         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
811         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
812
813         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
814         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
815                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
816
817         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
818         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
819
820 continue_merging:
821         while (order < max_order - 1) {
822                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
823                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
824
825                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
826                         goto done_merging;
827                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
828                         goto done_merging;
829                 /*
830                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
831                  * merge with it and move up one order.
832                  */
833                 if (page_is_guard(buddy)) {
834                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
835                 } else {
836                         list_del(&buddy->lru);
837                         zone->free_area[order].nr_free--;
838                         rmv_page_order(buddy);
839                 }
840                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
841                 page = page + (combined_pfn - pfn);
842                 pfn = combined_pfn;
843                 order++;
844         }
845         if (max_order < MAX_ORDER) {
846                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
847                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
848                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
849                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
850                  *
851                  * We don't want to hit this code for the more frequent
852                  * low-order merging.
853                  */
854                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
855                         int buddy_mt;
856
857                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
858                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
859                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
860
861                         if (migratetype != buddy_mt
862                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
863                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
864                                 goto done_merging;
865                 }
866                 max_order++;
867                 goto continue_merging;
868         }
869
870 done_merging:
871         set_page_order(page, order);
872
873         /*
874          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
875          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
876          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
877          * that is happening, add the free page to the tail of the list
878          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
879          * as a higher order page
880          */
881         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
882                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
883                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
884                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
885                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
886                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
887                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
888                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
889                         list_add_tail(&page->lru,
890                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
891                         goto out;
892                 }
893         }
894
895         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
896 out:
897         zone->free_area[order].nr_free++;
898 }
899
900 /*
901  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
902  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
903  * check if necessary.
904  */
905 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
906                                         unsigned long check_flags)
907 {
908         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
909                 return false;
910
911         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
912                         page_ref_count(page) |
913 #ifdef CONFIG_MEMCG
914                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
915 #endif
916                         (page->flags & check_flags)))
917                 return false;
918
919         return true;
920 }
921
922 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
923 {
924         const char *bad_reason;
925         unsigned long bad_flags;
926
927         bad_reason = NULL;
928         bad_flags = 0;
929
930         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
931                 bad_reason = "nonzero mapcount";
932         if (unlikely(page->mapping != NULL))
933                 bad_reason = "non-NULL mapping";
934         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
935                 bad_reason = "nonzero _refcount";
936         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
937                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
938                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
939         }
940 #ifdef CONFIG_MEMCG
941         if (unlikely(page->mem_cgroup))
942                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
943 #endif
944         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
945 }
946
947 static inline int free_pages_check(struct page *page)
948 {
949         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
950                 return 0;
951
952         /* Something has gone sideways, find it */
953         free_pages_check_bad(page);
954         return 1;
955 }
956
957 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
958 {
959         int ret = 1;
960
961         /*
962          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
963          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
964          */
965         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
966
967         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
968                 ret = 0;
969                 goto out;
970         }
971         switch (page - head_page) {
972         case 1:
973                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
974                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
975                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
976                         goto out;
977                 }
978                 break;
979         case 2:
980                 /*
981                  * the second tail page: ->mapping is
982                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
983                  */
984                 break;
985         default:
986                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
987                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
988                         goto out;
989                 }
990                 break;
991         }
992         if (unlikely(!PageTail(page))) {
993                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
994                 goto out;
995         }
996         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
997                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
998                 goto out;
999         }
1000         ret = 0;
1001 out:
1002         page->mapping = NULL;
1003         clear_compound_head(page);
1004         return ret;
1005 }
1006
1007 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1008                                         unsigned int order, bool check_free)
1009 {
1010         int bad = 0;
1011
1012         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1013
1014         trace_mm_page_free(page, order);
1015         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1016
1017         /*
1018          * Check tail pages before head page information is cleared to
1019          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1020          */
1021         if (unlikely(order)) {
1022                 bool compound = PageCompound(page);
1023                 int i;
1024
1025                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1026
1027                 if (compound)
1028                         ClearPageDoubleMap(page);
1029                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1030                         if (compound)
1031                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1032                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1033                                 bad++;
1034                                 continue;
1035                         }
1036                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1037                 }
1038         }
1039         if (PageMappingFlags(page))
1040                 page->mapping = NULL;
1041         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1042                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1043         if (check_free)
1044                 bad += free_pages_check(page);
1045         if (bad)
1046                 return false;
1047
1048         page_cpupid_reset_last(page);
1049         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1050         reset_page_owner(page, order);
1051
1052         if (!PageHighMem(page)) {
1053                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1054                                            PAGE_SIZE << order);
1055                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1056                                            PAGE_SIZE << order);
1057         }
1058         arch_free_page(page, order);
1059         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1061         kasan_free_pages(page, order);
1062
1063         return true;
1064 }
1065
1066 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1067 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1068 {
1069         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1070 }
1071
1072 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1073 {
1074         return false;
1075 }
1076 #else
1077 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1078 {
1079         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1080 }
1081
1082 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1083 {
1084         return free_pages_check(page);
1085 }
1086 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1087
1088 /*
1089  * Frees a number of pages from the PCP lists
1090  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1091  * count is the number of pages to free.
1092  *
1093  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1094  * see if this freeing clears that state.
1095  *
1096  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1097  * pinned" detection logic.
1098  */
1099 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1100                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1101 {
1102         int migratetype = 0;
1103         int batch_free = 0;
1104         bool isolated_pageblocks;
1105
1106         spin_lock(&zone->lock);
1107         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1108
1109         while (count) {
1110                 struct page *page;
1111                 struct list_head *list;
1112
1113                 /*
1114                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1115                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1116                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1117                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1118                  * lists
1119                  */
1120                 do {
1121                         batch_free++;
1122                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1123                                 migratetype = 0;
1124                         list = &pcp->lists[migratetype];
1125                 } while (list_empty(list));
1126
1127                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1128                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1129                         batch_free = count;
1130
1131                 do {
1132                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1133
1134                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1135                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1136                         list_del(&page->lru);
1137
1138                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1139                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1140                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1141                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1142                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1143                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1144
1145                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1146                                 continue;
1147
1148                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1149                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1150                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1151         }
1152         spin_unlock(&zone->lock);
1153 }
1154
1155 static void free_one_page(struct zone *zone,
1156                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1157                                 unsigned int order,
1158                                 int migratetype)
1159 {
1160         spin_lock(&zone->lock);
1161         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1162                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1163                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1164         }
1165         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1166         spin_unlock(&zone->lock);
1167 }
1168
1169 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1170                                 unsigned long zone, int nid)
1171 {
1172         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1173         init_page_count(page);
1174         page_mapcount_reset(page);
1175         page_cpupid_reset_last(page);
1176
1177         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1178 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1179         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1180         if (!is_highmem_idx(zone))
1181                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1182 #endif
1183 }
1184
1185 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1186                                         int nid)
1187 {
1188         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1189 }
1190
1191 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1192 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1193 {
1194         pg_data_t *pgdat;
1195         int nid, zid;
1196
1197         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1198                 return;
1199
1200         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1201         pgdat = NODE_DATA(nid);
1202
1203         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1204                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1205
1206                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1207                         break;
1208         }
1209         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1210 }
1211 #else
1212 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1213 {
1214 }
1215 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1216
1217 /*
1218  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1219  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1220  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1221  * sent to the buddy page allocator.
1222  */
1223 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1224 {
1225         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1226         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1227
1228         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1229                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1230                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1231
1232                         init_reserved_page(start_pfn);
1233
1234                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1235                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1236
1237                         SetPageReserved(page);
1238                 }
1239         }
1240 }
1241
1242 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1243 {
1244         unsigned long flags;
1245         int migratetype;
1246         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1247
1248         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1249                 return;
1250
1251         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1252         local_irq_save(flags);
1253         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1254         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1255         local_irq_restore(flags);
1256 }
1257
1258 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1259 {
1260         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1261         struct page *p = page;
1262         unsigned int loop;
1263
1264         prefetchw(p);
1265         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1266                 prefetchw(p + 1);
1267                 __ClearPageReserved(p);
1268                 set_page_count(p, 0);
1269         }
1270         __ClearPageReserved(p);
1271         set_page_count(p, 0);
1272
1273         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1274         set_page_refcounted(page);
1275         __free_pages(page, order);
1276 }
1277
1278 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1279         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1280
1281 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1282
1283 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1284 {
1285         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1286         int nid;
1287
1288         spin_lock(&early_pfn_lock);
1289         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1290         if (nid < 0)
1291                 nid = first_online_node;
1292         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1293
1294         return nid;
1295 }
1296 #endif
1297
1298 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1299 static inline bool __meminit __maybe_unused
1300 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1301                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1302 {
1303         int nid;
1304
1305         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1306         if (nid >= 0 && nid != node)
1307                 return false;
1308         return true;
1309 }
1310
1311 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1312 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1313 {
1314         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1315 }
1316
1317 #else
1318
1319 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1320 {
1321         return true;
1322 }
1323 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1324 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1325                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1326 {
1327         return true;
1328 }
1329 #endif
1330
1331
1332 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1333                                                         unsigned int order)
1334 {
1335         if (early_page_uninitialised(pfn))
1336                 return;
1337         return __free_pages_boot_core(page, order);
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1342  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1343  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1344  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1345  * pageblocks.
1346  *
1347  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1348  *
1349  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1350  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1351  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1352  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1353  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1354  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1355  * page in a pageblock.
1356  */
1357 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1358                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1359 {
1360         struct page *start_page;
1361         struct page *end_page;
1362
1363         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1364         end_pfn--;
1365
1366         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1367                 return NULL;
1368
1369         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1370         if (!start_page)
1371                 return NULL;
1372
1373         if (page_zone(start_page) != zone)
1374                 return NULL;
1375
1376         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1377
1378         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1379         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1380                 return NULL;
1381
1382         return start_page;
1383 }
1384
1385 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1386 {
1387         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1388         unsigned long block_end_pfn;
1389
1390         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1391         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1392                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1393                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1394
1395                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1396
1397                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1398                                              block_end_pfn, zone))
1399                         return;
1400         }
1401
1402         /* We confirm that there is no hole */
1403         zone->contiguous = true;
1404 }
1405
1406 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1407 {
1408         zone->contiguous = false;
1409 }
1410
1411 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1412 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1413                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1414 {
1415         int i;
1416
1417         if (!page)
1418                 return;
1419
1420         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1421         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1422             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1423                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1424                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1425                 return;
1426         }
1427
1428         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1429                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1430                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1431                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1432         }
1433 }
1434
1435 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1436 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1437 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1438
1439 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1440 {
1441         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1442                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1443 }
1444
1445 /* Initialise remaining memory on a node */
1446 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1447 {
1448         pg_data_t *pgdat = data;
1449         int nid = pgdat->node_id;
1450         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1451         unsigned long start = jiffies;
1452         unsigned long nr_pages = 0;
1453         unsigned long walk_start, walk_end;
1454         int i, zid;
1455         struct zone *zone;
1456         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1457         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1458
1459         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1460                 pgdat_init_report_one_done();
1461                 return 0;
1462         }
1463
1464         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1465         if (!cpumask_empty(cpumask))
1466                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1467
1468         /* Sanity check boundaries */
1469         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1470         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1471         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1472
1473         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1474         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1475                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1476                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1477                         break;
1478         }
1479
1480         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1481                 unsigned long pfn, end_pfn;
1482                 struct page *page = NULL;
1483                 struct page *free_base_page = NULL;
1484                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1485                 int nr_to_free = 0;
1486
1487                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1488                 pfn = first_init_pfn;
1489                 if (pfn < walk_start)
1490                         pfn = walk_start;
1491                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1492                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1493
1494                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1495                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1496                                 goto free_range;
1497
1498                         /*
1499                          * Ensure pfn_valid is checked every
1500                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1501                          */
1502                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1503                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1504                                         page = NULL;
1505                                         goto free_range;
1506                                 }
1507                         }
1508
1509                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1510                                 page = NULL;
1511                                 goto free_range;
1512                         }
1513
1514                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1515                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1516                                 page++;
1517                         } else {
1518                                 nr_pages += nr_to_free;
1519                                 deferred_free_range(free_base_page,
1520                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1521                                 free_base_page = NULL;
1522                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1523
1524                                 page = pfn_to_page(pfn);
1525                                 cond_resched();
1526                         }
1527
1528                         if (page->flags) {
1529                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1530                                 goto free_range;
1531                         }
1532
1533                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1534                         if (!free_base_page) {
1535                                 free_base_page = page;
1536                                 free_base_pfn = pfn;
1537                                 nr_to_free = 0;
1538                         }
1539                         nr_to_free++;
1540
1541                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1542                         continue;
1543 free_range:
1544                         /* Free the current block of pages to allocator */
1545                         nr_pages += nr_to_free;
1546                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1547                                                                 nr_to_free);
1548                         free_base_page = NULL;
1549                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1550                 }
1551                 /* Free the last block of pages to allocator */
1552                 nr_pages += nr_to_free;
1553                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1554
1555                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1556         }
1557
1558         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1559         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1560
1561         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1562                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1563
1564         pgdat_init_report_one_done();
1565         return 0;
1566 }
1567 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1568
1569 void __init page_alloc_init_late(void)
1570 {
1571         struct zone *zone;
1572
1573 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1574         int nid;
1575
1576         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1577         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1578         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1579                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1580         }
1581
1582         /* Block until all are initialised */
1583         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1584
1585         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1586         files_maxfiles_init();
1587 #endif
1588 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1589         /* Discard memblock private memory */
1590         memblock_discard();
1591 #endif
1592
1593         for_each_populated_zone(zone)
1594                 set_zone_contiguous(zone);
1595 }
1596
1597 #ifdef CONFIG_CMA
1598 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1599 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1600 {
1601         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1602         struct page *p = page;
1603
1604         do {
1605                 __ClearPageReserved(p);
1606                 set_page_count(p, 0);
1607         } while (++p, --i);
1608
1609         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1610
1611         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1612                 i = pageblock_nr_pages;
1613                 p = page;
1614                 do {
1615                         set_page_refcounted(p);
1616                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1617                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1618                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1619         } else {
1620                 set_page_refcounted(page);
1621                 __free_pages(page, pageblock_order);
1622         }
1623
1624         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1625 }
1626 #endif
1627
1628 /*
1629  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1630  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1631  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1632  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1633  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1634  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1635  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1636  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1637  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1638  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1639  *
1640  * -- nyc
1641  */
1642 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1643         int low, int high, struct free_area *area,
1644         int migratetype)
1645 {
1646         unsigned long size = 1 << high;
1647
1648         while (high > low) {
1649                 area--;
1650                 high--;
1651                 size >>= 1;
1652                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1653
1654                 /*
1655                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1656                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1657                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1658                  * pages will stay not present in virtual address space
1659                  */
1660                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1661                         continue;
1662
1663                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1664                 area->nr_free++;
1665                 set_page_order(&page[size], high);
1666         }
1667 }
1668
1669 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1670 {
1671         const char *bad_reason = NULL;
1672         unsigned long bad_flags = 0;
1673
1674         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1675                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1676         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1677                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1678         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1679                 bad_reason = "nonzero _count";
1680         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1681                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1682                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1683                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1684                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1685                 return;
1686         }
1687         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1688                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1689                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1690         }
1691 #ifdef CONFIG_MEMCG
1692         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1693                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1694 #endif
1695         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1696 }
1697
1698 /*
1699  * This page is about to be returned from the page allocator
1700  */
1701 static inline int check_new_page(struct page *page)
1702 {
1703         if (likely(page_expected_state(page,
1704                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1705                 return 0;
1706
1707         check_new_page_bad(page);
1708         return 1;
1709 }
1710
1711 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1712 {
1713         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1714                 page_poisoning_enabled();
1715 }
1716
1717 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1718 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1719 {
1720         return false;
1721 }
1722
1723 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1724 {
1725         return check_new_page(page);
1726 }
1727 #else
1728 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1729 {
1730         return check_new_page(page);
1731 }
1732 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1733 {
1734         return false;
1735 }
1736 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1737
1738 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1739 {
1740         int i;
1741         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1742                 struct page *p = page + i;
1743
1744                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1745                         return true;
1746         }
1747
1748         return false;
1749 }
1750
1751 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1752                                 gfp_t gfp_flags)
1753 {
1754         set_page_private(page, 0);
1755         set_page_refcounted(page);
1756
1757         arch_alloc_page(page, order);
1758         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1759         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1760         kasan_alloc_pages(page, order);
1761         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1762 }
1763
1764 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1765                                                         unsigned int alloc_flags)
1766 {
1767         int i;
1768
1769         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1770
1771         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1772                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1773                         clear_highpage(page + i);
1774
1775         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1776                 prep_compound_page(page, order);
1777
1778         /*
1779          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1780          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1781          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1782          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1783          */
1784         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1785                 set_page_pfmemalloc(page);
1786         else
1787                 clear_page_pfmemalloc(page);
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1792  * the smallest available page from the freelists
1793  */
1794 static inline
1795 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1796                                                 int migratetype)
1797 {
1798         unsigned int current_order;
1799         struct free_area *area;
1800         struct page *page;
1801
1802         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1803         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1804                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1805                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1806                                                         struct page, lru);
1807                 if (!page)
1808                         continue;
1809                 list_del(&page->lru);
1810                 rmv_page_order(page);
1811                 area->nr_free--;
1812                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1813                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1814                 return page;
1815         }
1816
1817         return NULL;
1818 }
1819
1820
1821 /*
1822  * This array describes the order lists are fallen back to when
1823  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1824  */
1825 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1826         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1827         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1828         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1829 #ifdef CONFIG_CMA
1830         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1831 #endif
1832 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1833         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1834 #endif
1835 };
1836
1837 #ifdef CONFIG_CMA
1838 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1839                                         unsigned int order)
1840 {
1841         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1842 }
1843 #else
1844 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1845                                         unsigned int order) { return NULL; }
1846 #endif
1847
1848 /*
1849  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1850  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1851  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1852  */
1853 static int move_freepages(struct zone *zone,
1854                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1855                           int migratetype, int *num_movable)
1856 {
1857         struct page *page;
1858         unsigned int order;
1859         int pages_moved = 0;
1860
1861 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1862         /*
1863          * page_zone is not safe to call in this context when
1864          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1865          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1866          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1867          * grouping pages by mobility
1868          */
1869         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1870 #endif
1871
1872         if (num_movable)
1873                 *num_movable = 0;
1874
1875         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1876                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1877                         page++;
1878                         continue;
1879                 }
1880
1881                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1882                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1883
1884                 if (!PageBuddy(page)) {
1885                         /*
1886                          * We assume that pages that could be isolated for
1887                          * migration are movable. But we don't actually try
1888                          * isolating, as that would be expensive.
1889                          */
1890                         if (num_movable &&
1891                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1892                                 (*num_movable)++;
1893
1894                         page++;
1895                         continue;
1896                 }
1897
1898                 order = page_order(page);
1899                 list_move(&page->lru,
1900                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1901                 page += 1 << order;
1902                 pages_moved += 1 << order;
1903         }
1904
1905         return pages_moved;
1906 }
1907
1908 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1909                                 int migratetype, int *num_movable)
1910 {
1911         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1912         struct page *start_page, *end_page;
1913
1914         start_pfn = page_to_pfn(page);
1915         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1916         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1917         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1918         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1919
1920         /* Do not cross zone boundaries */
1921         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1922                 start_page = page;
1923         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1924                 return 0;
1925
1926         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1927                                                                 num_movable);
1928 }
1929
1930 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1931                                         int start_order, int migratetype)
1932 {
1933         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1934
1935         while (nr_pageblocks--) {
1936                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1937                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1938         }
1939 }
1940
1941 /*
1942  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1943  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1944  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1945  *
1946  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1947  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1948  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1949  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1950  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1951  * pageblocks.
1952  */
1953 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1954 {
1955         /*
1956          * Leaving this order check is intended, although there is
1957          * relaxed order check in next check. The reason is that
1958          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1959          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1960          * so could be changed anytime.
1961          */
1962         if (order >= pageblock_order)
1963                 return true;
1964
1965         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1966                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1967                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1968                 page_group_by_mobility_disabled)
1969                 return true;
1970
1971         return false;
1972 }
1973
1974 /*
1975  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1976  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1977  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1978  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1979  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1980  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1981  */
1982 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1983                                         int start_type, bool whole_block)
1984 {
1985         unsigned int current_order = page_order(page);
1986         struct free_area *area;
1987         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1988         int old_block_type;
1989
1990         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1991
1992         /*
1993          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1994          * highatomic accounting.
1995          */
1996         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1997                 goto single_page;
1998
1999         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2000         if (current_order >= pageblock_order) {
2001                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2002                 goto single_page;
2003         }
2004
2005         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2006         if (!whole_block)
2007                 goto single_page;
2008
2009         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2010                                                 &movable_pages);
2011         /*
2012          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2013          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2014          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2015          */
2016         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2017                 alike_pages = movable_pages;
2018         } else {
2019                 /*
2020                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2021                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2022                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2023                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2024                  * exact migratetype of non-movable pages.
2025                  */
2026                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2027                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2028                                                 - (free_pages + movable_pages);
2029                 else
2030                         alike_pages = 0;
2031         }
2032
2033         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2034         if (!free_pages)
2035                 goto single_page;
2036
2037         /*
2038          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2039          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2040          */
2041         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2042                         page_group_by_mobility_disabled)
2043                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2044
2045         return;
2046
2047 single_page:
2048         area = &zone->free_area[current_order];
2049         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2050 }
2051
2052 /*
2053  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2054  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2055  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2056  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2057  */
2058 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2059                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2060 {
2061         int i;
2062         int fallback_mt;
2063
2064         if (area->nr_free == 0)
2065                 return -1;
2066
2067         *can_steal = false;
2068         for (i = 0;; i++) {
2069                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2070                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2071                         break;
2072
2073                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2074                         continue;
2075
2076                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2077                         *can_steal = true;
2078
2079                 if (!only_stealable)
2080                         return fallback_mt;
2081
2082                 if (*can_steal)
2083                         return fallback_mt;
2084         }
2085
2086         return -1;
2087 }
2088
2089 /*
2090  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2091  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2092  */
2093 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2094                                 unsigned int alloc_order)
2095 {
2096         int mt;
2097         unsigned long max_managed, flags;
2098
2099         /*
2100          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2101          * Check is race-prone but harmless.
2102          */
2103         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2104         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2105                 return;
2106
2107         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2108
2109         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2110         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2111                 goto out_unlock;
2112
2113         /* Yoink! */
2114         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2115         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2116             && !is_migrate_cma(mt)) {
2117                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2118                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2119                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2120         }
2121
2122 out_unlock:
2123         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2124 }
2125
2126 /*
2127  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2128  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2129  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2130  * to recover from than an OOM.
2131  *
2132  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2133  * pageblock is exhausted.
2134  */
2135 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2136                                                 bool force)
2137 {
2138         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2139         unsigned long flags;
2140         struct zoneref *z;
2141         struct zone *zone;
2142         struct page *page;
2143         int order;
2144         bool ret;
2145
2146         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2147                                                                 ac->nodemask) {
2148                 /*
2149                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2150                  * is really high.
2151                  */
2152                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2153                                         pageblock_nr_pages)
2154                         continue;
2155
2156                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2157                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2158                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2159
2160                         page = list_first_entry_or_null(
2161                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2162                                         struct page, lru);
2163                         if (!page)
2164                                 continue;
2165
2166                         /*
2167                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2168                          * we can counter several free pages in a pageblock
2169                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2170                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2171                          * adjust the count once.
2172                          */
2173                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2174                                 /*
2175                                  * It should never happen but changes to
2176                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2177                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2178                                  * while unreserving so be safe and watch for
2179                                  * underflows.
2180                                  */
2181                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2182                                                 pageblock_nr_pages,
2183                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2184                         }
2185
2186                         /*
2187                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2188                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2189                          * is doing the work and needs the pages. More
2190                          * importantly, if the block was always converted to
2191                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2192                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2193                          * may increase.
2194                          */
2195                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2196                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2197                                                                         NULL);
2198                         if (ret) {
2199                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2200                                 return ret;
2201                         }
2202                 }
2203                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2204         }
2205
2206         return false;
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2211  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2212  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2213  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2214  *
2215  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2216  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2217  * condition simpler.
2218  */
2219 static inline bool
2220 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2221 {
2222         struct free_area *area;
2223         int current_order;
2224         struct page *page;
2225         int fallback_mt;
2226         bool can_steal;
2227
2228         /*
2229          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2230          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2231          * would be too costly to do exactly.
2232          */
2233         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2234                                 --current_order) {
2235                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2236                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2237                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2238                 if (fallback_mt == -1)
2239                         continue;
2240
2241                 /*
2242                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2243                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2244                  * steal and split the smallest available page instead of the
2245                  * largest available page, because even if the next movable
2246                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2247                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2248                  */
2249                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2250                                         && current_order > order)
2251                         goto find_smallest;
2252
2253                 goto do_steal;
2254         }
2255
2256         return false;
2257
2258 find_smallest:
2259         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2260                                                         current_order++) {
2261                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2262                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2263                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2264                 if (fallback_mt != -1)
2265                         break;
2266         }
2267
2268         /*
2269          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2270          * when looking for the largest page.
2271          */
2272         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2273
2274 do_steal:
2275         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2276                                                         struct page, lru);
2277
2278         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2279
2280         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2281                 start_migratetype, fallback_mt);
2282
2283         return true;
2284
2285 }
2286
2287 /*
2288  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2289  * Call me with the zone->lock already held.
2290  */
2291 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2292                                 int migratetype)
2293 {
2294         struct page *page;
2295
2296 retry:
2297         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2298         if (unlikely(!page)) {
2299                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2300                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2301
2302                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2303                         goto retry;
2304         }
2305
2306         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2307         return page;
2308 }
2309
2310 /*
2311  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2312  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2313  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2314  */
2315 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2316                         unsigned long count, struct list_head *list,
2317                         int migratetype, bool cold)
2318 {
2319         int i, alloced = 0;
2320
2321         spin_lock(&zone->lock);
2322         for (i = 0; i < count; ++i) {
2323                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2324                 if (unlikely(page == NULL))
2325                         break;
2326
2327                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2328                         continue;
2329
2330                 /*
2331                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2332                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2333                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2334                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2335                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2336                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2337                  * properly.
2338                  */
2339                 if (likely(!cold))
2340                         list_add(&page->lru, list);
2341                 else
2342                         list_add_tail(&page->lru, list);
2343                 list = &page->lru;
2344                 alloced++;
2345                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2346                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2347                                               -(1 << order));
2348         }
2349
2350         /*
2351          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2352          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2353          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2354          * pages added to the pcp list.
2355          */
2356         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2357         spin_unlock(&zone->lock);
2358         return alloced;
2359 }
2360
2361 #ifdef CONFIG_NUMA
2362 /*
2363  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2364  * currently executing processor on remote nodes after they have
2365  * expired.
2366  *
2367  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2368  * a single processor.
2369  */
2370 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2371 {
2372         unsigned long flags;
2373         int to_drain, batch;
2374
2375         local_irq_save(flags);
2376         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2377         to_drain = min(pcp->count, batch);
2378         if (to_drain > 0) {
2379                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2380                 pcp->count -= to_drain;
2381         }
2382         local_irq_restore(flags);
2383 }
2384 #endif
2385
2386 /*
2387  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2388  *
2389  * The processor must either be the current processor and the
2390  * thread pinned to the current processor or a processor that
2391  * is not online.
2392  */
2393 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2394 {
2395         unsigned long flags;
2396         struct per_cpu_pageset *pset;
2397         struct per_cpu_pages *pcp;
2398
2399         local_irq_save(flags);
2400         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2401
2402         pcp = &pset->pcp;
2403         if (pcp->count) {
2404                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2405                 pcp->count = 0;
2406         }
2407         local_irq_restore(flags);
2408 }
2409
2410 /*
2411  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2412  *
2413  * The processor must either be the current processor and the
2414  * thread pinned to the current processor or a processor that
2415  * is not online.
2416  */
2417 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2418 {
2419         struct zone *zone;
2420
2421         for_each_populated_zone(zone) {
2422                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2423         }
2424 }
2425
2426 /*
2427  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2428  *
2429  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2430  * the single zone's pages.
2431  */
2432 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2433 {
2434         int cpu = smp_processor_id();
2435
2436         if (zone)
2437                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2438         else
2439                 drain_pages(cpu);
2440 }
2441
2442 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2443 {
2444         /*
2445          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2446          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2447          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2448          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2449          * a different one.
2450          */
2451         preempt_disable();
2452         drain_local_pages(NULL);
2453         preempt_enable();
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2458  *
2459  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2460  *
2461  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2462  */
2463 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2464 {
2465         int cpu;
2466
2467         /*
2468          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2469          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2470          */
2471         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2472
2473         /*
2474          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2475          * initialized.
2476          */
2477         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2478                 return;
2479
2480         /* Workqueues cannot recurse */
2481         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2482                 return;
2483
2484         /*
2485          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2486          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2487          * the drain to be complete when the call returns.
2488          */
2489         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2490                 if (!zone)
2491                         return;
2492                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2493         }
2494
2495         /*
2496          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2497          * as offline notification will cause the notified
2498          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2499          * disables preemption as part of its processing
2500          */
2501         for_each_online_cpu(cpu) {
2502                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2503                 struct zone *z;
2504                 bool has_pcps = false;
2505
2506                 if (zone) {
2507                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2508                         if (pcp->pcp.count)
2509                                 has_pcps = true;
2510                 } else {
2511                         for_each_populated_zone(z) {
2512                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2513                                 if (pcp->pcp.count) {
2514                                         has_pcps = true;
2515                                         break;
2516                                 }
2517                         }
2518                 }
2519
2520                 if (has_pcps)
2521                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2522                 else
2523                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2524         }
2525
2526         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2527                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2528                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2529                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2530         }
2531         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2532                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2533
2534         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2535 }
2536
2537 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2538
2539 /*
2540  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2541  */
2542 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2543
2544 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2545 {
2546         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2547         unsigned long flags;
2548         unsigned int order, t;
2549         struct page *page;
2550
2551         if (zone_is_empty(zone))
2552                 return;
2553
2554         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2555
2556         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2557         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2558                 if (pfn_valid(pfn)) {
2559                         page = pfn_to_page(pfn);
2560
2561                         if (!--page_count) {
2562                                 touch_nmi_watchdog();
2563                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2564                         }
2565
2566                         if (page_zone(page) != zone)
2567                                 continue;
2568
2569                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2570                                 swsusp_unset_page_free(page);
2571                 }
2572
2573         for_each_migratetype_order(order, t) {
2574                 list_for_each_entry(page,
2575                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2576                         unsigned long i;
2577
2578                         pfn = page_to_pfn(page);
2579                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2580                                 if (!--page_count) {
2581                                         touch_nmi_watchdog();
2582                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2583                                 }
2584                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2585                         }
2586                 }
2587         }
2588         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2589 }
2590 #endif /* CONFIG_PM */
2591
2592 /*
2593  * Free a 0-order page
2594  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2595  */
2596 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2597 {
2598         struct zone *zone = page_zone(page);
2599         struct per_cpu_pages *pcp;
2600         unsigned long flags;
2601         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2602         int migratetype;
2603
2604         if (!free_pcp_prepare(page))
2605                 return;
2606
2607         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2608         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2609         local_irq_save(flags);
2610         __count_vm_event(PGFREE);
2611
2612         /*
2613          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2614          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2615          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2616          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2617          * excessively into the page allocator
2618          */
2619         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2620                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2621                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2622                         goto out;
2623                 }
2624                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2625         }
2626
2627         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2628         if (!cold)
2629                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2630         else
2631                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2632         pcp->count++;
2633         if (pcp->count >= pcp->high) {
2634                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2635                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2636                 pcp->count -= batch;
2637         }
2638
2639 out:
2640         local_irq_restore(flags);
2641 }
2642
2643 /*
2644  * Free a list of 0-order pages
2645  */
2646 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2647 {
2648         struct page *page, *next;
2649
2650         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2651                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2652                 free_hot_cold_page(page, cold);
2653         }
2654 }
2655
2656 /*
2657  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2658  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2659  * Each sub-page must be freed individually.
2660  *
2661  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2662  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2663  */
2664 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2665 {
2666         int i;
2667
2668         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2669         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2670
2671 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2672         /*
2673          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2674          * otherwise free the whole shadow.
2675          */
2676         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2677                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2678 #endif
2679
2680         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2681                 set_page_refcounted(page + i);
2682         split_page_owner(page, order);
2683 }
2684 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2685
2686 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2687 {
2688         unsigned long watermark;
2689         struct zone *zone;
2690         int mt;
2691
2692         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2693
2694         zone = page_zone(page);
2695         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2696
2697         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2698                 /*
2699                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2700                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2701                  * watermark, because we already know our high-order page
2702                  * exists.
2703                  */
2704                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2705                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2706                         return 0;
2707
2708                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2709         }
2710
2711         /* Remove page from free list */
2712         list_del(&page->lru);
2713         zone->free_area[order].nr_free--;
2714         rmv_page_order(page);
2715
2716         /*
2717          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2718          * pageblock
2719          */
2720         if (order >= pageblock_order - 1) {
2721                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2722                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2723                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2724                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2725                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2726                                 set_pageblock_migratetype(page,
2727                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2728                 }
2729         }
2730
2731
2732         return 1UL << order;
2733 }
2734
2735 /*
2736  * Update NUMA hit/miss statistics
2737  *
2738  * Must be called with interrupts disabled.
2739  */
2740 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2741 {
2742 #ifdef CONFIG_NUMA
2743         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2744
2745         if (z->node != numa_node_id())
2746                 local_stat = NUMA_OTHER;
2747
2748         if (z->node == preferred_zone->node)
2749                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2750         else {
2751                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2752                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2753         }
2754         __inc_zone_state(z, local_stat);
2755 #endif
2756 }
2757
2758 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2759 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2760                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2761                         struct list_head *list)
2762 {
2763         struct page *page;
2764
2765         do {
2766                 if (list_empty(list)) {
2767                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2768                                         pcp->batch, list,
2769                                         migratetype, cold);
2770                         if (unlikely(list_empty(list)))
2771                                 return NULL;
2772                 }
2773
2774                 if (cold)
2775                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2776                 else
2777                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2778
2779                 list_del(&page->lru);
2780                 pcp->count--;
2781         } while (check_new_pcp(page));
2782
2783         return page;
2784 }
2785
2786 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2787 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2788                         struct zone *zone, unsigned int order,
2789                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2790 {
2791         struct per_cpu_pages *pcp;
2792         struct list_head *list;
2793         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2794         struct page *page;
2795         unsigned long flags;
2796
2797         local_irq_save(flags);
2798         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2799         list = &pcp->lists[migratetype];
2800         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2801         if (page) {
2802                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2803                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2804         }
2805         local_irq_restore(flags);
2806         return page;
2807 }
2808
2809 /*
2810  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2811  */
2812 static inline
2813 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2814                         struct zone *zone, unsigned int order,
2815                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2816                         int migratetype)
2817 {
2818         unsigned long flags;
2819         struct page *page;
2820
2821         if (likely(order == 0)) {
2822                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2823                                 gfp_flags, migratetype);
2824                 goto out;
2825         }
2826
2827         /*
2828          * We most definitely don't want callers attempting to
2829          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2830          */
2831         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2832         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2833
2834         do {
2835                 page = NULL;
2836                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2837                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2838                         if (page)
2839                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2840                 }
2841                 if (!page)
2842                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2843         } while (page && check_new_pages(page, order));
2844         spin_unlock(&zone->lock);
2845         if (!page)
2846                 goto failed;
2847         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2848                                   get_pcppage_migratetype(page));
2849
2850         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2851         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2852         local_irq_restore(flags);
2853
2854 out:
2855         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2856         return page;
2857
2858 failed:
2859         local_irq_restore(flags);
2860         return NULL;
2861 }
2862
2863 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2864
2865 static struct {
2866         struct fault_attr attr;
2867
2868         bool ignore_gfp_highmem;
2869         bool ignore_gfp_reclaim;
2870         u32 min_order;
2871 } fail_page_alloc = {
2872         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2873         .ignore_gfp_reclaim = true,
2874         .ignore_gfp_highmem = true,
2875         .min_order = 1,
2876 };
2877
2878 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2879 {
2880         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2881 }
2882 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2883
2884 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2885 {
2886         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2887                 return false;
2888         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2889                 return false;
2890         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2891                 return false;
2892         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2893                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2894                 return false;
2895
2896         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2897 }
2898
2899 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2900
2901 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2902 {
2903         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2904         struct dentry *dir;
2905
2906         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2907                                         &fail_page_alloc.attr);
2908         if (IS_ERR(dir))
2909                 return PTR_ERR(dir);
2910
2911         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2912                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2913                 goto fail;
2914         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2915                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2916                 goto fail;
2917         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2918                                 &fail_page_alloc.min_order))
2919                 goto fail;
2920
2921         return 0;
2922 fail:
2923         debugfs_remove_recursive(dir);
2924
2925         return -ENOMEM;
2926 }
2927
2928 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2929
2930 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2931
2932 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2933
2934 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2935 {
2936         return false;
2937 }
2938
2939 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2940
2941 /*
2942  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2943  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2944  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2945  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2946  */
2947 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2948                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2949                          long free_pages)
2950 {
2951         long min = mark;
2952         int o;
2953         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2954
2955         /* free_pages may go negative - that's OK */
2956         free_pages -= (1 << order) - 1;
2957
2958         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2959                 min -= min / 2;
2960
2961         /*
2962          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2963          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2964          * atomic reserve but it avoids a search.
2965          */
2966         if (likely(!alloc_harder))
2967                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2968         else
2969                 min -= min / 4;
2970
2971 #ifdef CONFIG_CMA
2972         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2973         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2974                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2975 #endif
2976
2977         /*
2978          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2979          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2980          * even if a suitable page happened to be free.
2981          */
2982         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2983                 return false;
2984
2985         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2986         if (!order)
2987                 return true;
2988
2989         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2990         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2991                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2992                 int mt;
2993
2994                 if (!area->nr_free)
2995                         continue;
2996
2997                 if (alloc_harder)
2998                         return true;
2999
3000                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3001                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3002                                 return true;
3003                 }
3004
3005 #ifdef CONFIG_CMA
3006                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3007                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3008                         return true;
3009                 }
3010 #endif
3011         }
3012         return false;
3013 }
3014
3015 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3016                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3017 {
3018         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3019                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3020 }
3021
3022 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3023                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3024 {
3025         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3026         long cma_pages = 0;
3027
3028 #ifdef CONFIG_CMA
3029         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3030         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3031                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3032 #endif
3033
3034         /*
3035          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3036          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3037          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3038          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3039          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3040          */
3041         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3042                 return true;
3043
3044         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3045                                         free_pages);
3046 }
3047
3048 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3049                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3050 {
3051         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3052
3053         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3054                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3055
3056         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3057                                                                 free_pages);
3058 }
3059
3060 #ifdef CONFIG_NUMA
3061 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3062 {
3063         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3064                                 RECLAIM_DISTANCE;
3065 }
3066 #else   /* CONFIG_NUMA */
3067 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3068 {
3069         return true;
3070 }
3071 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3072
3073 /*
3074  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3075  * a page.
3076  */
3077 static struct page *
3078 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3079                                                 const struct alloc_context *ac)
3080 {
3081         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3082         struct zone *zone;
3083         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3084
3085         /*
3086          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3087          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3088          */
3089         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3090                                                                 ac->nodemask) {
3091                 struct page *page;
3092                 unsigned long mark;
3093
3094                 if (cpusets_enabled() &&
3095                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3096                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3097                                 continue;
3098                 /*
3099                  * When allocating a page cache page for writing, we
3100                  * want to get it from a node that is within its dirty
3101                  * limit, such that no single node holds more than its
3102                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3103                  * The dirty limits take into account the node's
3104                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3105                  * should be able to balance it without having to
3106                  * write pages from its LRU list.
3107                  *
3108                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3109                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3110                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3111                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3112                  * nodes are together not big enough to reach the
3113                  * global limit.  The proper fix for these situations
3114                  * will require awareness of nodes in the
3115                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3116                  */
3117                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3118                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3119                                 continue;
3120
3121                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3122                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3123                                 continue;
3124                         }
3125                 }
3126
3127                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3128                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3129                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3130                         int ret;
3131
3132                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3133                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3134                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3135                                 goto try_this_zone;
3136
3137                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3138                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3139                                 continue;
3140
3141                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3142                         switch (ret) {
3143                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3144                                 /* did not scan */
3145                                 continue;
3146                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3147                                 /* scanned but unreclaimable */
3148                                 continue;
3149                         default:
3150                                 /* did we reclaim enough */
3151                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3152                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3153                                         goto try_this_zone;
3154
3155                                 continue;
3156                         }
3157                 }
3158
3159 try_this_zone:
3160                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3161                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3162                 if (page) {
3163                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3164
3165                         /*
3166                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3167                          * if the pageblock should be reserved for the future
3168                          */
3169                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3170                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3171
3172                         return page;
3173                 }
3174         }
3175
3176         return NULL;
3177 }
3178
3179 /*
3180  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3181  * meminfo in irq context.
3182  */
3183 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3184 {
3185         bool ret = false;
3186
3187 #if NODES_SHIFT > 8
3188         ret = in_interrupt();
3189 #endif
3190         return ret;
3191 }
3192
3193 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3194 {
3195         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3196         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3197
3198         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3199                 return;
3200
3201         /*
3202          * This documents exceptions given to allocations in certain
3203          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3204          * of allowed nodes.
3205          */
3206         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3207                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3208                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3209                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3210         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3211                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3212
3213         show_mem(filter, nodemask);
3214 }
3215
3216 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3217 {
3218         struct va_format vaf;
3219         va_list args;
3220         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3221                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3222
3223         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3224                 return;
3225
3226         pr_warn("%s: ", current->comm);
3227
3228         va_start(args, fmt);
3229         vaf.fmt = fmt;
3230         vaf.va = &args;
3231         pr_cont("%pV", &vaf);
3232         va_end(args);
3233
3234         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3235         if (nodemask)
3236                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3237         else
3238                 pr_cont("(null)\n");
3239
3240         cpuset_print_current_mems_allowed();
3241
3242         dump_stack();
3243         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3244 }
3245
3246 static inline struct page *
3247 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3248                               unsigned int alloc_flags,
3249                               const struct alloc_context *ac)
3250 {
3251         struct page *page;
3252
3253         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3254                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3255         /*
3256          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3257          * are depleted
3258          */
3259         if (!page)
3260                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3261                                 alloc_flags, ac);
3262
3263         return page;
3264 }
3265
3266 static inline struct page *
3267 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3268         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3269 {
3270         struct oom_control oc = {
3271                 .zonelist = ac->zonelist,
3272                 .nodemask = ac->nodemask,
3273                 .memcg = NULL,
3274                 .gfp_mask = gfp_mask,
3275                 .order = order,
3276         };
3277         struct page *page;
3278
3279         *did_some_progress = 0;
3280
3281         /*
3282          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3283          * making progress for us.
3284          */
3285         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3286                 *did_some_progress = 1;
3287                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3288                 return NULL;
3289         }
3290
3291         /*
3292          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3293          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3294          * we're still under heavy pressure.
3295          */
3296         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3297                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3298         if (page)
3299                 goto out;
3300
3301         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3302         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3303                 goto out;
3304         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3305         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3306                 goto out;
3307         /*
3308          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3309          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3310          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3311          * fallback than shooting a random task.
3312          */
3313         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3314                 goto out;
3315         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3316         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3317                 goto out;
3318         if (pm_suspended_storage())
3319                 goto out;
3320         /*
3321          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3322          * other request to make a forward progress.
3323          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3324          * do much for this context but let's try it to at least get
3325          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3326          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3327          * failures more gracefully we should just bail out here.
3328          */
3329
3330         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3331         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3332                 goto out;
3333
3334         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3335         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3336                 *did_some_progress = 1;
3337
3338                 /*
3339                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3340                  * reserves
3341                  */
3342                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3343                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3344                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3345         }
3346 out:
3347         mutex_unlock(&oom_lock);
3348         return page;
3349 }
3350
3351 /*
3352  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3353  * killer is consider as the only way to move forward.
3354  */
3355 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3356
3357 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3358 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3359 static struct page *
3360 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3361                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3362                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3363 {
3364         struct page *page;
3365         unsigned int noreclaim_flag;
3366
3367         if (!order)
3368                 return NULL;
3369
3370         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3371         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3372                                                                         prio);
3373         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3374
3375         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3376                 return NULL;
3377
3378         /*
3379          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3380          * count a compaction stall
3381          */
3382         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3383
3384         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3385
3386         if (page) {
3387                 struct zone *zone = page_zone(page);
3388
3389                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3390                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3391                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3392                 return page;
3393         }
3394
3395         /*
3396          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3397          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3398          */
3399         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3400
3401         cond_resched();
3402
3403         return NULL;
3404 }
3405
3406 static inline bool
3407 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3408                      enum compact_result compact_result,
3409                      enum compact_priority *compact_priority,
3410                      int *compaction_retries)
3411 {
3412         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3413         int min_priority;
3414         bool ret = false;
3415         int retries = *compaction_retries;
3416         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3417
3418         if (!order)
3419                 return false;
3420
3421         if (compaction_made_progress(compact_result))
3422                 (*compaction_retries)++;
3423
3424         /*
3425          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3426          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3427          * failure could be caused by insufficient priority
3428          */
3429         if (compaction_failed(compact_result))
3430                 goto check_priority;
3431
3432         /*
3433          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3434          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3435          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3436          * compaction.
3437          */
3438         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3439                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3440                 goto out;
3441         }
3442
3443         /*
3444          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3445          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3446          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3447          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3448          * would need much more detailed feedback from compaction to
3449          * make a better decision.
3450          */
3451         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3452                 max_retries /= 4;
3453         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3454                 ret = true;
3455                 goto out;
3456         }
3457
3458         /*
3459          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3460          * all retries or failed at the lower priorities.
3461          */
3462 check_priority:
3463         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3464                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3465
3466         if (*compact_priority > min_priority) {
3467                 (*compact_priority)--;
3468                 *compaction_retries = 0;
3469                 ret = true;
3470         }
3471 out:
3472         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3473         return ret;
3474 }
3475 #else
3476 static inline struct page *
3477 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3478                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3479                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3480 {
3481         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3482         return NULL;
3483 }
3484
3485 static inline bool
3486 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3487                      enum compact_result compact_result,
3488                      enum compact_priority *compact_priority,
3489                      int *compaction_retries)
3490 {
3491         struct zone *zone;
3492         struct zoneref *z;
3493
3494         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3495                 return false;
3496
3497         /*
3498          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3499          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3500          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3501          * watermarks are OK.
3502          */
3503         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3504                                         ac->nodemask) {
3505                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3506                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3507                         return true;
3508         }
3509         return false;
3510 }
3511 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3512
3513 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3514 static int
3515 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3516                                         const struct alloc_context *ac)
3517 {
3518         struct reclaim_state reclaim_state;
3519         int progress;
3520         unsigned int noreclaim_flag;
3521
3522         cond_resched();
3523
3524         /* We now go into synchronous reclaim */
3525         cpuset_memory_pressure_bump();
3526         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3527         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3528         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3529         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3530
3531         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3532                                                                 ac->nodemask);
3533
3534         current->reclaim_state = NULL;
3535         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3536         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3537
3538         cond_resched();
3539
3540         return progress;
3541 }
3542
3543 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3544 static inline struct page *
3545 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3546                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3547                 unsigned long *did_some_progress)
3548 {
3549         struct page *page = NULL;
3550         bool drained = false;
3551
3552         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3553         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3554                 return NULL;
3555
3556 retry:
3557         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3558
3559         /*
3560          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3561          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3562          * Shrink them them and try again
3563          */
3564         if (!page && !drained) {
3565                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3566                 drain_all_pages(NULL);
3567                 drained = true;
3568                 goto retry;
3569         }
3570
3571         return page;
3572 }
3573
3574 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3575 {
3576         struct zoneref *z;
3577         struct zone *zone;
3578         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3579
3580         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3581                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3582                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3583                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3584                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3585         }
3586 }
3587
3588 static inline unsigned int
3589 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3590 {
3591         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3592
3593         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3594         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3595
3596         /*
3597          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3598          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3599          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3600          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3601          */
3602         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3603
3604         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3605                 /*
3606                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3607                  * if it can't schedule.
3608                  */
3609                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3610                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3611                 /*
3612                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3613                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3614                  */
3615                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3616         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3617                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3618
3619 #ifdef CONFIG_CMA
3620         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3621                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3622 #endif
3623         return alloc_flags;
3624 }
3625
3626 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3627 {
3628         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3629                 return false;
3630
3631         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3632                 return true;
3633         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3634                 return true;
3635         if (!in_interrupt() &&
3636                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3637                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3638                 return true;
3639
3640         return false;
3641 }
3642
3643 /*
3644  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3645  * for the given allocation request.
3646  *
3647  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3648  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3649  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3650  *
3651  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3652  */
3653 static inline bool
3654 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3655                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3656                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3657 {
3658         struct zone *zone;
3659         struct zoneref *z;
3660
3661         /*
3662          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3663          * their order will become available due to high fragmentation so
3664          * always increment the no progress counter for them
3665          */
3666         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3667                 *no_progress_loops = 0;
3668         else
3669                 (*no_progress_loops)++;
3670
3671         /*
3672          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3673          * several times in the row.
3674          */
3675         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3676                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3677                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3678         }
3679
3680         /*
3681          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3682          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3683          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3684          * screwed and have to go OOM.
3685          */
3686         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3687                                         ac->nodemask) {
3688                 unsigned long available;
3689                 unsigned long reclaimable;
3690                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3691                 bool wmark;
3692
3693                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3694                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3695
3696                 /*
3697                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3698                  * reclaimable pages?
3699                  */
3700                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3701                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3702                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3703                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3704                 if (wmark) {
3705                         /*
3706                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3707                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3708                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3709                          * prevent from pre mature OOM
3710                          */
3711                         if (!did_some_progress) {
3712                                 unsigned long write_pending;
3713
3714                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3715                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3716
3717                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3718                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3719                                         return true;
3720                                 }
3721                         }
3722
3723                         /*
3724                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3725                          * context and the current implementation of the WQ
3726                          * concurrency control doesn't recognize that
3727                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3728                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3729                          * do a short sleep here rather than calling
3730                          * cond_resched().
3731                          */
3732                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3733                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3734                         else
3735                                 cond_resched();
3736
3737                         return true;
3738                 }
3739         }
3740
3741         return false;
3742 }
3743
3744 static inline bool
3745 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3746 {
3747         /*
3748          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3749          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3750          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3751          * such a way the check therein was true, and then it became false
3752          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3753          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3754          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3755          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3756          * caller can deal with a violated nodemask.
3757          */
3758         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3759                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3760                 ac->nodemask = NULL;
3761                 return true;
3762         }
3763
3764         /*
3765          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3766          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3767          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3768          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3769          * retry.
3770          */
3771         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3772                 return true;
3773
3774         return false;
3775 }
3776
3777 static inline struct page *
3778 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3779                                                 struct alloc_context *ac)
3780 {
3781         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3782         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3783         struct page *page = NULL;
3784         unsigned int alloc_flags;
3785         unsigned long did_some_progress;
3786         enum compact_priority compact_priority;
3787         enum compact_result compact_result;
3788         int compaction_retries;
3789         int no_progress_loops;
3790         unsigned long alloc_start = jiffies;
3791         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3792         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3793
3794         /*
3795          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3796          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3797          * be using allocators in order of preference for an area that is
3798          * too large.
3799          */
3800         if (order >= MAX_ORDER) {
3801                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3802                 return NULL;
3803         }
3804
3805         /*
3806          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3807          * callers that are not in atomic context.
3808          */
3809         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3810                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3811                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3812
3813 retry_cpuset:
3814         compaction_retries = 0;
3815         no_progress_loops = 0;
3816         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3817         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3818
3819         /*
3820          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3821          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3822          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3823          */
3824         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3825
3826         /*
3827          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3828          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3829          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3830          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3831          */
3832         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3833                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3834         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3835                 goto nopage;
3836
3837         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3838                 wake_all_kswapds(order, ac);
3839
3840         /*
3841          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3842          * that first
3843          */
3844         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3845         if (page)
3846                 goto got_pg;
3847
3848         /*
3849          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3850          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3851          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3852          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3853          * same migratetype.
3854          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3855          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3856          */
3857         if (can_direct_reclaim &&
3858                         (costly_order ||
3859                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3860                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3861                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3862                                                 alloc_flags, ac,
3863                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3864                                                 &compact_result);
3865                 if (page)
3866                         goto got_pg;
3867
3868                 /*
3869                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3870                  * includes THP page fault allocations
3871                  */
3872                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3873                         /*
3874                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3875                          * it is because sync compaction recently failed. If
3876                          * this is the case and the caller requested a THP
3877                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3878                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3879                          * direct reclaim.
3880                          */
3881                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3882                                 goto nopage;
3883
3884                         /*
3885                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3886                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3887                          * using async compaction.
3888                          */
3889                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3890                 }
3891         }
3892
3893 retry:
3894         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3895         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3896                 wake_all_kswapds(order, ac);
3897
3898         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3899                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3900
3901         /*
3902          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3903          * These allocations are high priority and system rather than user
3904          * orientated.
3905          */
3906         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3907                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3908                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3909                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3910         }
3911
3912         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3913         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3914         if (page)
3915                 goto got_pg;
3916
3917         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3918         if (!can_direct_reclaim)
3919                 goto nopage;
3920
3921         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3922         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3923                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3924                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3925                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3926                 stall_timeout += 10 * HZ;
3927         }
3928
3929         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3930         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3931                 goto nopage;
3932
3933         /* Try direct reclaim and then allocating */
3934         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3935                                                         &did_some_progress);
3936         if (page)
3937                 goto got_pg;
3938
3939         /* Try direct compaction and then allocating */
3940         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3941                                         compact_priority, &compact_result);
3942         if (page)
3943                 goto got_pg;
3944
3945         /* Do not loop if specifically requested */
3946         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3947                 goto nopage;
3948
3949         /*
3950          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3951          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
3952          */
3953         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
3954                 goto nopage;
3955
3956         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3957                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3958                 goto retry;
3959
3960         /*
3961          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3962          * reclaim is not able to make any progress because the current
3963          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3964          * of free memory (see __compaction_suitable)
3965          */
3966         if (did_some_progress > 0 &&
3967                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3968                                 compact_result, &compact_priority,
3969                                 &compaction_retries))
3970                 goto retry;
3971
3972
3973         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
3974         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3975                 goto retry_cpuset;
3976
3977         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3978         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3979         if (page)
3980                 goto got_pg;
3981
3982         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3983         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
3984             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
3985              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
3986                 goto nopage;
3987
3988         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3989         if (did_some_progress) {
3990                 no_progress_loops = 0;
3991                 goto retry;
3992         }
3993
3994 nopage:
3995         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
3996         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3997                 goto retry_cpuset;
3998
3999         /*
4000          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4001          * we always retry
4002          */
4003         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4004                 /*
4005                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4006                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4007                  */
4008                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4009                         goto fail;
4010
4011                 /*
4012                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4013                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4014                  * for somebody to do a work for us
4015                  */
4016                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4017
4018                 /*
4019                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4020                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4021                  * so that we can identify them and convert them to something
4022                  * else.
4023                  */
4024                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4025
4026                 /*
4027                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4028                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4029                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4030                  * the situation worse
4031                  */
4032                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4033                 if (page)
4034                         goto got_pg;
4035
4036                 cond_resched();
4037                 goto retry;
4038         }
4039 fail:
4040         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4041                         "page allocation failure: order:%u", order);
4042 got_pg:
4043         return page;
4044 }
4045
4046 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4047                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4048                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4049                 unsigned int *alloc_flags)
4050 {
4051         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4052         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4053         ac->nodemask = nodemask;
4054         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4055
4056         if (cpusets_enabled()) {
4057                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4058                 if (!ac->nodemask)
4059                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4060                 else
4061                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4062         }
4063
4064         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
4065
4066         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4067
4068         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4069                 return false;
4070
4071         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4072                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4073
4074         return true;
4075 }
4076
4077 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4078 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4079                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4080 {
4081         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4082         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4083
4084         /*
4085          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4086          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4087          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4088          */
4089         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4090                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4091 }
4092
4093 /*
4094  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4095  */
4096 struct page *
4097 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4098                                                         nodemask_t *nodemask)
4099 {
4100         struct page *page;
4101         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4102         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4103         struct alloc_context ac = { };
4104
4105         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4106         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4107                 return NULL;
4108
4109         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4110
4111         /* First allocation attempt */
4112         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4113         if (likely(page))
4114                 goto out;
4115
4116         /*
4117          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4118          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4119          * from a particular context which has been marked by
4120          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4121          */
4122         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4123         ac.spread_dirty_pages = false;
4124
4125         /*
4126          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4127          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4128          */
4129         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4130                 ac.nodemask = nodemask;
4131
4132         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4133
4134 out:
4135         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4136             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4137                 __free_pages(page, order);
4138                 page = NULL;
4139         }
4140
4141         if (kmemcheck_enabled && page)
4142                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4143
4144         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4145
4146         return page;
4147 }
4148 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4149
4150 /*
4151  * Common helper functions.
4152  */
4153 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4154 {
4155         struct page *page;
4156
4157         /*
4158          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4159          * a highmem page
4160          */
4161         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4162
4163         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4164         if (!page)
4165                 return 0;
4166         return (unsigned long) page_address(page);
4167 }
4168 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4169
4170 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4171 {
4172         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4173 }
4174 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4175
4176 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4177 {
4178         if (put_page_testzero(page)) {
4179                 if (order == 0)
4180                         free_hot_cold_page(page, false);
4181                 else
4182                         __free_pages_ok(page, order);
4183         }
4184 }
4185
4186 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4187
4188 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4189 {
4190         if (addr != 0) {
4191                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4192                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4193         }
4194 }
4195
4196 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4197
4198 /*
4199  * Page Fragment:
4200  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4201  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4202  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4203  *
4204  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4205  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4206  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4207  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4208  */
4209 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4210                                              gfp_t gfp_mask)
4211 {
4212         struct page *page = NULL;
4213         gfp_t gfp = gfp_mask;
4214
4215 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4216         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4217                     __GFP_NOMEMALLOC;
4218         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4219                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4220         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4221 #endif
4222         if (unlikely(!page))
4223                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4224
4225         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4226
4227         return page;
4228 }
4229
4230 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4231 {
4232         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4233
4234         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4235                 unsigned int order = compound_order(page);
4236
4237                 if (order == 0)
4238                         free_hot_cold_page(page, false);
4239                 else
4240                         __free_pages_ok(page, order);
4241         }
4242 }
4243 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4244
4245 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4246                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4247 {
4248         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4249         struct page *page;
4250         int offset;
4251
4252         if (unlikely(!nc->va)) {
4253 refill:
4254                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4255                 if (!page)
4256                         return NULL;
4257
4258 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4259                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4260                 size = nc->size;
4261 #endif
4262                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4263                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4264                  */
4265                 page_ref_add(page, size - 1);
4266
4267                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4268                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4269                 nc->pagecnt_bias = size;
4270                 nc->offset = size;
4271         }
4272
4273         offset = nc->offset - fragsz;
4274         if (unlikely(offset < 0)) {
4275                 page = virt_to_page(nc->va);
4276
4277                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4278                         goto refill;
4279
4280 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4281                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4282                 size = nc->size;
4283 #endif
4284                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4285                 set_page_count(page, size);
4286
4287                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4288                 nc->pagecnt_bias = size;
4289                 offset = size - fragsz;
4290         }
4291
4292         nc->pagecnt_bias--;
4293         nc->offset = offset;
4294
4295         return nc->va + offset;
4296 }
4297 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4298
4299 /*
4300  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4301  */
4302 void page_frag_free(void *addr)
4303 {
4304         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4305
4306         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4307                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4308 }
4309 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4310
4311 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4312                 size_t size)
4313 {
4314         if (addr) {
4315                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4316                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4317
4318                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4319                 while (used < alloc_end) {
4320                         free_page(used);
4321                         used += PAGE_SIZE;
4322                 }
4323         }
4324         return (void *)addr;
4325 }
4326
4327 /**
4328  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4329  * @size: the number of bytes to allocate
4330  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4331  *
4332  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4333  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4334  * allocate memory in power-of-two pages.
4335  *
4336  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4337  *
4338  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4339  */
4340 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4341 {
4342         unsigned int order = get_order(size);
4343         unsigned long addr;
4344
4345         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4346         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4347 }
4348 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4349
4350 /**
4351  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4352  *                         pages on a node.
4353  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4354  * @size: the number of bytes to allocate
4355  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4356  *
4357  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4358  * back.
4359  */
4360 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4361 {
4362         unsigned int order = get_order(size);
4363         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4364         if (!p)
4365                 return NULL;
4366         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4367 }
4368
4369 /**
4370  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4371  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4372  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4373  *
4374  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4375  */
4376 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4377 {
4378         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4379         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4380
4381         while (addr < end) {
4382                 free_page(addr);
4383                 addr += PAGE_SIZE;
4384         }
4385 }
4386 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4387
4388 /**
4389  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4390  * @offset: The zone index of the highest zone
4391  *
4392  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4393  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4394  * zone, the number of pages is calculated as:
4395  *
4396  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4397  */
4398 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4399 {
4400         struct zoneref *z;
4401         struct zone *zone;
4402
4403         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4404         unsigned long sum = 0;
4405
4406         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4407
4408         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4409                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4410                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4411                 if (size > high)
4412                         sum += size - high;
4413         }
4414
4415         return sum;
4416 }
4417
4418 /**
4419  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4420  *
4421  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4422  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4423  */
4424 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4425 {
4426         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4427 }
4428 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4429
4430 /**
4431  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4432  *
4433  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4434  * high watermark within all zones.
4435  */
4436 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4437 {
4438         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4439 }
4440
4441 static inline void show_node(struct zone *zone)
4442 {
4443         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4444                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4445 }
4446
4447 long si_mem_available(void)
4448 {
4449         long available;
4450         unsigned long pagecache;
4451         unsigned long wmark_low = 0;
4452         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4453         struct zone *zone;
4454         int lru;
4455
4456         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4457                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4458
4459         for_each_zone(zone)
4460                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4461
4462         /*
4463          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4464          * without causing swapping.
4465          */
4466         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4467
4468         /*
4469          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4470          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4471          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4472          */
4473         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4474         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4475         available += pagecache;
4476
4477         /*
4478          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4479          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4480          */
4481         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4482                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4483                          wmark_low);
4484
4485         if (available < 0)
4486                 available = 0;
4487         return available;
4488 }
4489 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4490
4491 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4492 {
4493         val->totalram = totalram_pages;
4494         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4495         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4496         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4497         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4498         val->freehigh = nr_free_highpages();
4499         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4500 }
4501
4502 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4503
4504 #ifdef CONFIG_NUMA
4505 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4506 {
4507         int zone_type;          /* needs to be signed */
4508         unsigned long managed_pages = 0;
4509         unsigned long managed_highpages = 0;
4510         unsigned long free_highpages = 0;
4511         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4512
4513         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4514                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4515         val->totalram = managed_pages;
4516         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4517         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4518 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4519         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4520                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4521
4522                 if (is_highmem(zone)) {
4523                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4524                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4525                 }
4526         }
4527         val->totalhigh = managed_highpages;
4528         val->freehigh = free_highpages;
4529 #else
4530         val->totalhigh = managed_highpages;
4531         val->freehigh = free_highpages;
4532 #endif
4533         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4534 }
4535 #endif
4536
4537 /*
4538  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4539  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4540  */
4541 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4542 {
4543         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4544                 return false;
4545
4546         /*
4547          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4548          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4549          * have to be precise here.
4550          */
4551         if (!nodemask)
4552                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4553
4554         return !node_isset(nid, *nodemask);
4555 }
4556
4557 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4558
4559 static void show_migration_types(unsigned char type)
4560 {
4561         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4562                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4563                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4564                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4565                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4566 #ifdef CONFIG_CMA
4567                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4568 #endif
4569 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4570                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4571 #endif
4572         };
4573         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4574         char *p = tmp;
4575         int i;
4576
4577         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4578                 if (type & (1 << i))
4579                         *p++ = types[i];
4580         }
4581
4582         *p = '\0';
4583         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4584 }
4585
4586 /*
4587  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4588  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4589  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4590  *
4591  * Bits in @filter:
4592  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4593  *   cpuset.
4594  */
4595 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4596 {
4597         unsigned long free_pcp = 0;
4598         int cpu;
4599         struct zone *zone;
4600         pg_data_t *pgdat;
4601
4602         for_each_populated_zone(zone) {
4603                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4604                         continue;
4605
4606                 for_each_online_cpu(cpu)
4607                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4608         }
4609
4610         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4611                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4612                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4613                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4614                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4615                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4616                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4617                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4618                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4619                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4620                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4621                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4622                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4623                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4624                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4625                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4626                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4627                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4628                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4629                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4630                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4631                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4632                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4633                 free_pcp,
4634                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4635
4636         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4637                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4638                         continue;
4639
4640                 printk("Node %d"
4641                         " active_anon:%lukB"
4642                         " inactive_anon:%lukB"
4643                         " active_file:%lukB"
4644                         " inactive_file:%lukB"
4645                         " unevictable:%lukB"
4646                         " isolated(anon):%lukB"
4647                         " isolated(file):%lukB"
4648                         " mapped:%lukB"
4649                         " dirty:%lukB"
4650                         " writeback:%lukB"
4651                         " shmem:%lukB"
4652 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4653                         " shmem_thp: %lukB"
4654                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4655                         " anon_thp: %lukB"
4656 #endif
4657                         " writeback_tmp:%lukB"
4658                         " unstable:%lukB"
4659                         " all_unreclaimable? %s"
4660                         "\n",
4661                         pgdat->node_id,
4662                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4663                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4664                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4665                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4666                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4667                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4668                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4669                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4670                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4671                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4672                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4673 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4674                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4675                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4676                                         * HPAGE_PMD_NR),
4677                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4678 #endif
4679                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4680                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4681                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4682                                 "yes" : "no");
4683         }
4684
4685         for_each_populated_zone(zone) {
4686                 int i;
4687
4688                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4689                         continue;
4690
4691                 free_pcp = 0;
4692                 for_each_online_cpu(cpu)
4693                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4694
4695                 show_node(zone);
4696                 printk(KERN_CONT
4697                         "%s"
4698                         " free:%lukB"
4699                         " min:%lukB"
4700                         " low:%lukB"
4701                         " high:%lukB"
4702                         " active_anon:%lukB"
4703                         " inactive_anon:%lukB"
4704                         " active_file:%lukB"
4705                         " inactive_file:%lukB"
4706                         " unevictable:%lukB"
4707                         " writepending:%lukB"
4708                         " present:%lukB"
4709                         " managed:%lukB"
4710                         " mlocked:%lukB"
4711                         " kernel_stack:%lukB"
4712                         " pagetables:%lukB"
4713                         " bounce:%lukB"
4714                         " free_pcp:%lukB"
4715                         " local_pcp:%ukB"
4716                         " free_cma:%lukB"
4717                         "\n",
4718                         zone->name,
4719                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4720                         K(min_wmark_pages(zone)),
4721                         K(low_wmark_pages(zone)),
4722                         K(high_wmark_pages(zone)),
4723                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4724                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4725                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4726                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4727                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4728                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4729                         K(zone->present_pages),
4730                         K(zone->managed_pages),
4731                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4732                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4733                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4734                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4735                         K(free_pcp),
4736                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4737                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4738                 printk("lowmem_reserve[]:");
4739                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4740                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4741                 printk(KERN_CONT "\n");
4742         }
4743
4744         for_each_populated_zone(zone) {
4745                 unsigned int order;
4746                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4747                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4748
4749                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4750                         continue;
4751                 show_node(zone);
4752                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4753
4754                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4755                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4756                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4757                         int type;
4758
4759                         nr[order] = area->nr_free;
4760                         total += nr[order] << order;
4761
4762                         types[order] = 0;
4763                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4764                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4765                                         types[order] |= 1 << type;
4766                         }
4767                 }
4768                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4769                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4770                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4771                                nr[order], K(1UL) << order);
4772                         if (nr[order])
4773                                 show_migration_types(types[order]);
4774                 }
4775                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4776         }
4777
4778         hugetlb_show_meminfo();
4779
4780         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4781
4782         show_swap_cache_info();
4783 }
4784
4785 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4786 {
4787         zoneref->zone = zone;
4788         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4789 }
4790
4791 /*
4792  * Builds allocation fallback zone lists.
4793  *
4794  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4795  */
4796 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4797                                 int nr_zones)
4798 {
4799         struct zone *zone;
4800         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4801
4802         do {
4803                 zone_type--;
4804                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4805                 if (managed_zone(zone)) {
4806                         zoneref_set_zone(zone,
4807                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4808                         check_highest_zone(zone_type);
4809                 }
4810         } while (zone_type);
4811
4812         return nr_zones;
4813 }
4814
4815
4816 /*
4817  *  zonelist_order:
4818  *  0 = automatic detection of better ordering.
4819  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4820  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4821  *
4822  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4823  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4824  */
4825 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4826 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4827 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4828
4829 /* zonelist order in the kernel.
4830  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4831  */
4832 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4833 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4834
4835
4836 #ifdef CONFIG_NUMA
4837 /* The value user specified ....changed by config */
4838 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4839 /* string for sysctl */
4840 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4841 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4842
4843 /*
4844  * interface for configure zonelist ordering.
4845  * command line option "numa_zonelist_order"
4846  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4847  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4848  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4849  */
4850
4851 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4852 {
4853         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4854                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4855         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4856                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4857         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4858                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4859         } else {
4860                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4861                 return -EINVAL;
4862         }
4863         return 0;
4864 }
4865
4866 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4867 {
4868         int ret;
4869
4870         if (!s)
4871                 return 0;
4872
4873         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4874         if (ret == 0)
4875                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4876
4877         return ret;
4878 }
4879 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4880
4881 /*
4882  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4883  */
4884 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4885                 void __user *buffer, size_t *length,
4886                 loff_t *ppos)
4887 {
4888         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4889         int ret;
4890         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4891
4892         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4893         if (write) {
4894                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4895                         ret = -EINVAL;
4896                         goto out;
4897                 }
4898                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4899         }
4900         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4901         if (ret)
4902                 goto out;
4903         if (write) {
4904                 int oldval = user_zonelist_order;
4905
4906                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4907                 if (ret) {
4908                         /*
4909                          * bogus value.  restore saved string
4910                          */
4911                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4912                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4913                         user_zonelist_order = oldval;
4914                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4915                         mem_hotplug_begin();
4916                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4917                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4918                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4919                         mem_hotplug_done();
4920                 }
4921         }
4922 out:
4923         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4924         return ret;
4925 }
4926
4927
4928 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4929 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4930
4931 /**
4932  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4933  * @node: node whose fallback list we're appending
4934  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4935  *
4936  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4937  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4938  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4939  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4940  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4941  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4942  * on them otherwise.
4943  * It returns -1 if no node is found.
4944  */
4945 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4946 {
4947         int n, val;
4948         int min_val = INT_MAX;
4949         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4950         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4951
4952         /* Use the local node if we haven't already */
4953         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4954                 node_set(node, *used_node_mask);
4955                 return node;
4956         }
4957
4958         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4959
4960                 /* Don't want a node to appear more than once */
4961                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4962                         continue;
4963
4964                 /* Use the distance array to find the distance */
4965                 val = node_distance(node, n);
4966
4967                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4968                 val += (n < node);
4969
4970                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4971                 tmp = cpumask_of_node(n);
4972                 if (!cpumask_empty(tmp))
4973                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4974
4975                 /* Slight preference for less loaded node */
4976                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4977                 val += node_load[n];
4978
4979                 if (val < min_val) {
4980                         min_val = val;
4981                         best_node = n;
4982                 }
4983         }
4984
4985         if (best_node >= 0)
4986                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4987
4988         return best_node;
4989 }
4990
4991
4992 /*
4993  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4994  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4995  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4996  */
4997 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4998 {
4999         int j;
5000         struct zonelist *zonelist;
5001
5002         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5003         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
5004                 ;
5005         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5006         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5007         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5008 }
5009
5010 /*
5011  * Build gfp_thisnode zonelists
5012  */
5013 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5014 {
5015         int j;
5016         struct zonelist *zonelist;
5017
5018         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
5019         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5020         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5021         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5022 }
5023
5024 /*
5025  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5026  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5027  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5028  * may still exist in local DMA zone.
5029  */
5030 static int node_order[MAX_NUMNODES];
5031
5032 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
5033 {
5034         int pos, j, node;
5035         int zone_type;          /* needs to be signed */
5036         struct zone *z;
5037         struct zonelist *zonelist;
5038
5039         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5040         pos = 0;
5041         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
5042                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
5043                         node = node_order[j];
5044                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
5045                         if (managed_zone(z)) {
5046                                 zoneref_set_zone(z,
5047                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
5048                                 check_highest_zone(zone_type);
5049                         }
5050                 }
5051         }
5052         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
5053         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
5054 }
5055
5056 #if defined(CONFIG_64BIT)
5057 /*
5058  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
5059  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
5060  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
5061  */
5062 static int default_zonelist_order(void)
5063 {
5064         return ZONELIST_ORDER_NODE;
5065 }
5066 #else
5067 /*
5068  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
5069  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
5070  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
5071  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
5072  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
5073  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
5074  */
5075 static int default_zonelist_order(void)
5076 {
5077         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
5078 }
5079 #endif /* CONFIG_64BIT */
5080
5081 static void set_zonelist_order(void)
5082 {
5083         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
5084                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
5085         else
5086                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
5087 }
5088
5089 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5090 {
5091         int i, node, load;
5092         nodemask_t used_mask;
5093         int local_node, prev_node;
5094         struct zonelist *zonelist;
5095         unsigned int order = current_zonelist_order;
5096
5097         /* initialize zonelists */
5098         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5099                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5100                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5101                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5102         }
5103
5104         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5105         local_node = pgdat->node_id;
5106         load = nr_online_nodes;
5107         prev_node = local_node;
5108         nodes_clear(used_mask);
5109
5110         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5111         i = 0;
5112
5113         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5114                 /*
5115                  * We don't want to pressure a particular node.
5116                  * So adding penalty to the first node in same
5117                  * distance group to make it round-robin.
5118                  */
5119                 if (node_distance(local_node, node) !=
5120                     node_distance(local_node, prev_node))
5121                         node_load[node] = load;
5122
5123                 prev_node = node;
5124                 load--;
5125                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5126                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5127                 else
5128                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5129         }
5130
5131         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5132                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5133                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5134         }
5135
5136         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5137 }
5138
5139 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5140 /*
5141  * Return node id of node used for "local" allocations.
5142  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5143  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5144  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5145  */
5146 int local_memory_node(int node)
5147 {
5148         struct zoneref *z;
5149
5150         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5151                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5152                                    NULL);
5153         return z->zone->node;
5154 }
5155 #endif
5156
5157 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5158 static void setup_min_slab_ratio(void);
5159 #else   /* CONFIG_NUMA */
5160
5161 static void set_zonelist_order(void)
5162 {
5163         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5164 }
5165
5166 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5167 {
5168         int node, local_node;
5169         enum zone_type j;
5170         struct zonelist *zonelist;
5171
5172         local_node = pgdat->node_id;
5173
5174         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5175         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5176
5177         /*
5178          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5179          * of all the other nodes.
5180          * We don't want to pressure a particular node, so when
5181          * building the zones for node N, we make sure that the
5182          * zones coming right after the local ones are those from
5183          * node N+1 (modulo N)
5184          */
5185         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5186                 if (!node_online(node))
5187                         continue;
5188                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5189         }
5190         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5191                 if (!node_online(node))
5192                         continue;
5193                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5194         }
5195
5196         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5197         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5198 }
5199
5200 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5201
5202 /*
5203  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5204  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5205  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5206  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5207  * with interrupts disabled.
5208  *
5209  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5210  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5211  * hotplugged processors.
5212  *
5213  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5214  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5215  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5216  */
5217 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5218 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5219 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5220 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5221
5222 /*
5223  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5224  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5225  */
5226 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5227
5228 /* return values int ....just for stop_machine() */
5229 static int __build_all_zonelists(void *data)
5230 {
5231         int nid;
5232         int cpu;
5233         pg_data_t *self = data;
5234
5235 #ifdef CONFIG_NUMA
5236         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5237 #endif
5238
5239         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5240                 build_zonelists(self);
5241         }
5242
5243         for_each_online_node(nid) {
5244                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5245
5246                 build_zonelists(pgdat);
5247         }
5248
5249         /*
5250          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5251          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5252          * each zone will be allocated later when the per cpu
5253          * allocator is available.
5254          *
5255          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5256          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5257          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5258          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5259          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5260          * (a chicken-egg dilemma).
5261          */
5262         for_each_possible_cpu(cpu) {
5263                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5264
5265 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5266                 /*
5267                  * We now know the "local memory node" for each node--
5268                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5269                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5270                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5271                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5272                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5273                  */
5274                 if (cpu_online(cpu))
5275                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5276 #endif
5277         }
5278
5279         return 0;
5280 }
5281
5282 static noinline void __init
5283 build_all_zonelists_init(void)
5284 {
5285         __build_all_zonelists(NULL);
5286         mminit_verify_zonelist();
5287         cpuset_init_current_mems_allowed();
5288 }
5289
5290 /*
5291  * Called with zonelists_mutex held always
5292  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5293  *
5294  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5295  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5296  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5297  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5298  */
5299 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5300 {
5301         set_zonelist_order();
5302
5303         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5304                 build_all_zonelists_init();
5305         } else {
5306 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5307                 if (zone)
5308                         setup_zone_pageset(zone);
5309 #endif
5310                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5311                    of zonelist */
5312                 stop_machine_cpuslocked(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5313                 /* cpuset refresh routine should be here */
5314         }
5315         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5316         /*
5317          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5318          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5319          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5320          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5321          * disabled and enable it later
5322          */
5323         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5324                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5325         else
5326                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5327
5328         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5329                 nr_online_nodes,
5330                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5331                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5332                 vm_total_pages);
5333 #ifdef CONFIG_NUMA
5334         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5335 #endif
5336 }
5337
5338 /*
5339  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5340  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5341  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5342  */
5343 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5344                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5345 {
5346         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5347         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5348         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5349         unsigned long pfn;
5350         unsigned long nr_initialised = 0;
5351 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5352         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5353 #endif
5354
5355         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5356                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5357
5358         /*
5359          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5360          * memory
5361          */
5362         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5363                 start_pfn += altmap->reserve;
5364
5365         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5366                 /*
5367                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5368                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5369                  */
5370                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5371                         goto not_early;
5372
5373                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5374 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5375                         /*
5376                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5377                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5378                          * on our next iteration of the loop.
5379                          */
5380                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5381 #endif
5382                         continue;
5383                 }
5384                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5385                         continue;
5386                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5387                         break;
5388
5389 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5390                 /*
5391                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5392                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5393                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5394                  */
5395                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5396                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5397                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5398                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5399                                                 break;
5400                                 r = tmp;
5401                         }
5402                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5403                             memblock_is_mirror(r)) {
5404                                 /* already initialized as NORMAL */
5405                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5406                                 continue;
5407                         }
5408                 }
5409 #endif
5410
5411 not_early:
5412                 /*
5413                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5414                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5415                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5416                  * the address space during boot when many long-lived
5417                  * kernel allocations are made.
5418                  *
5419                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5420                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5421                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5422                  * pfn out of zone.
5423                  */
5424                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5425                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5426
5427                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5428                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5429                 } else {
5430                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5431                 }
5432         }
5433 }
5434
5435 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5436 {
5437         unsigned int order, t;
5438         for_each_migratetype_order(order, t) {
5439                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5440                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5441         }
5442 }
5443
5444 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5445 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5446         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5447 #endif
5448
5449 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5450 {
5451 #ifdef CONFIG_MMU
5452         int batch;
5453
5454         /*
5455          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5456          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5457          *
5458          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5459          */
5460         batch = zone->managed_pages / 1024;
5461         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5462                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5463         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5464         if (batch < 1)
5465                 batch = 1;
5466
5467         /*
5468          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5469          * of 2 value was found to be more likely to have
5470          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5471          *
5472          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5473          * batches of pages, one task can end up with a lot
5474          * of pages of one half of the possible page colors
5475          * and the other with pages of the other colors.
5476          */
5477         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5478
5479         return batch;
5480
5481 #else
5482         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5483          * conditions.
5484          *
5485          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5486          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5487          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5488          *
5489          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5490          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5491          * can be a significant delay between the individual batches being
5492          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5493          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5494          */
5495         return 0;
5496 #endif
5497 }
5498
5499 /*
5500  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5501  * ->batch must never be higher then ->high.
5502  * The following function updates them in a safe manner without read side
5503  * locking.
5504  *
5505  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5506  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5507  *
5508  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5509  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5510  * exist).
5511  */
5512 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5513                 unsigned long batch)
5514 {
5515        /* start with a fail safe value for batch */
5516         pcp->batch = 1;
5517         smp_wmb();
5518
5519        /* Update high, then batch, in order */
5520         pcp->high = high;
5521         smp_wmb();
5522
5523         pcp->batch = batch;
5524 }
5525
5526 /* a companion to pageset_set_high() */
5527 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5528 {
5529         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5530 }
5531
5532 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5533 {
5534         struct per_cpu_pages *pcp;
5535         int migratetype;
5536
5537         memset(p, 0, sizeof(*p));
5538
5539         pcp = &p->pcp;
5540         pcp->count = 0;
5541         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5542                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5543 }
5544
5545 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5546 {
5547         pageset_init(p);
5548         pageset_set_batch(p, batch);
5549 }
5550
5551 /*
5552  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5553  * to the value high for the pageset p.
5554  */
5555 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5556                                 unsigned long high)
5557 {
5558         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5559         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5560                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5561
5562         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5563 }
5564
5565 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5566                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5567 {
5568         if (percpu_pagelist_fraction)
5569                 pageset_set_high(pcp,
5570                         (zone->managed_pages /
5571                                 percpu_pagelist_fraction));
5572         else
5573                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5574 }
5575
5576 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5577 {
5578         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5579
5580         pageset_init(pcp);
5581         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5582 }
5583
5584 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5585 {
5586         int cpu;
5587         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5588         for_each_possible_cpu(cpu)
5589                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5590 }
5591
5592 /*
5593  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5594  * Before this call only boot pagesets were available.
5595  */
5596 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5597 {
5598         struct pglist_data *pgdat;
5599         struct zone *zone;
5600
5601         for_each_populated_zone(zone)
5602                 setup_zone_pageset(zone);
5603
5604         for_each_online_pgdat(pgdat)
5605                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5606                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5607 }
5608
5609 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5610 {
5611         /*
5612          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5613          * relies on the ability of the linker to provide the
5614          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5615          */
5616         zone->pageset = &boot_pageset;
5617
5618         if (populated_zone(zone))
5619                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5620                         zone->name, zone->present_pages,
5621                                          zone_batchsize(zone));
5622 }
5623
5624 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5625                                         unsigned long zone_start_pfn,
5626                                         unsigned long size)
5627 {
5628         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5629
5630         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5631
5632         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5633
5634         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5635                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5636                         pgdat->node_id,
5637                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5638                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5639
5640         zone_init_free_lists(zone);
5641         zone->initialized = 1;
5642 }
5643
5644 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5645 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5646
5647 /*
5648  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5649  */
5650 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5651                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5652 {
5653         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5654         int nid;
5655
5656         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5657                 return state->last_nid;
5658
5659         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5660         if (nid != -1) {
5661                 state->last_start = start_pfn;
5662                 state->last_end = end_pfn;
5663                 state->last_nid = nid;
5664         }
5665
5666         return nid;
5667 }
5668 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5669
5670 /**
5671  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5672  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5673  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5674  *
5675  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5676  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5677  * memblock_free_early_nid() manually.
5678  */
5679 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5680 {
5681         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5682         int i, this_nid;
5683
5684         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5685                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5686                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5687
5688                 if (start_pfn < end_pfn)
5689                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5690                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5691                                         this_nid);
5692         }
5693 }
5694
5695 /**
5696  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5697  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5698  *
5699  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5700  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5701  */
5702 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5703 {
5704         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5705         int i, this_nid;
5706
5707         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5708                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5709 }
5710
5711 /**
5712  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5713  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5714  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5715  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5716  *
5717  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5718  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5719  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5720  * PFNs will be 0.
5721  */
5722 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5723                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5724 {
5725         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5726         int i;
5727
5728         *start_pfn = -1UL;
5729         *end_pfn = 0;
5730
5731         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5732                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5733                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5734         }
5735
5736         if (*start_pfn == -1UL)
5737                 *start_pfn = 0;
5738 }
5739
5740 /*
5741  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5742  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5743  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5744  */
5745 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5746 {
5747         int zone_index;
5748         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5749                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5750                         continue;
5751
5752                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5753                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5754                         break;
5755         }
5756
5757         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5758         movable_zone = zone_index;
5759 }
5760
5761 /*
5762  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5763  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5764  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5765  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5766  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5767  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5768  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5769  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5770  */
5771 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5772                                         unsigned long zone_type,
5773                                         unsigned long node_start_pfn,
5774                                         unsigned long node_end_pfn,
5775                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5776                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5777 {
5778         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5779         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5780                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5781                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5782                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5783                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5784                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5785
5786                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5787                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5788                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5789                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5790                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5791
5792                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5793                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5794                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5795         }
5796 }
5797
5798 /*
5799  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5800  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5801  */
5802 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5803                                         unsigned long zone_type,
5804                                         unsigned long node_start_pfn,
5805                                         unsigned long node_end_pfn,
5806                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5807                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5808                                         unsigned long *ignored)
5809 {
5810         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5811         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5812                 return 0;
5813
5814         /* Get the start and end of the zone */
5815         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5816         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5817         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5818                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5819                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5820
5821         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5822         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5823                 return 0;
5824
5825         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5826         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5827         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5828
5829         /* Return the spanned pages */
5830         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5831 }
5832
5833 /*
5834  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5835  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5836  */
5837 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5838                                 unsigned long range_start_pfn,
5839                                 unsigned long range_end_pfn)
5840 {
5841         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5842         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5843         int i;
5844
5845         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5846                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5847                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5848                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5849         }
5850         return nr_absent;
5851 }
5852
5853 /**
5854  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5855  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5856  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5857  *
5858  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5859  */
5860 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5861                                                         unsigned long end_pfn)
5862 {
5863         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5864 }
5865
5866 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5867 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5868                                         unsigned long zone_type,
5869                                         unsigned long node_start_pfn,
5870                                         unsigned long node_end_pfn,
5871                                         unsigned long *ignored)
5872 {
5873         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5874         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5875         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5876         unsigned long nr_absent;
5877
5878         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5879         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5880                 return 0;
5881
5882         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5883         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5884
5885         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5886                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5887                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5888         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5889
5890         /*
5891          * ZONE_MOVABLE handling.
5892          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5893          * and vice versa.
5894          */
5895         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5896                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5897                 struct memblock_region *r;
5898
5899                 for_each_memblock(memory, r) {
5900                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5901                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5902                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5903                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5904
5905                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5906                             memblock_is_mirror(r))
5907                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5908
5909                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5910                             !memblock_is_mirror(r))
5911                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5912                 }
5913         }
5914
5915         return nr_absent;
5916 }
5917
5918 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5919 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5920                                         unsigned long zone_type,
5921                                         unsigned long node_start_pfn,
5922                                         unsigned long node_end_pfn,
5923                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5924                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5925                                         unsigned long *zones_size)
5926 {
5927         unsigned int zone;
5928
5929         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5930         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5931                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5932
5933         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5934
5935         return zones_size[zone_type];
5936 }
5937
5938 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5939                                                 unsigned long zone_type,
5940                                                 unsigned long node_start_pfn,
5941                                                 unsigned long node_end_pfn,
5942                                                 unsigned long *zholes_size)
5943 {
5944         if (!zholes_size)
5945                 return 0;
5946
5947         return zholes_size[zone_type];
5948 }
5949
5950 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5951
5952 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5953                                                 unsigned long node_start_pfn,
5954                                                 unsigned long node_end_pfn,
5955                                                 unsigned long *zones_size,
5956                                                 unsigned long *zholes_size)
5957 {
5958         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5959         enum zone_type i;
5960
5961         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5962                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5963                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5964                 unsigned long size, real_size;
5965
5966                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5967                                                   node_start_pfn,
5968                                                   node_end_pfn,
5969                                                   &zone_start_pfn,
5970                                                   &zone_end_pfn,
5971                                                   zones_size);
5972                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5973                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5974                                                   zholes_size);
5975                 if (size)
5976                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5977                 else
5978                         zone->zone_start_pfn = 0;
5979                 zone->spanned_pages = size;
5980                 zone->present_pages = real_size;
5981
5982                 totalpages += size;
5983                 realtotalpages += real_size;
5984         }
5985
5986         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5987         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5988         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5989                                                         realtotalpages);
5990 }
5991
5992 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5993 /*
5994  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5995  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5996  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5997  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5998  * bytes.
5999  */
6000 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6001 {
6002         unsigned long usemapsize;
6003
6004         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6005         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6006         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6007         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6008         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6009
6010         return usemapsize / 8;
6011 }
6012
6013 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6014                                 struct zone *zone,
6015                                 unsigned long zone_start_pfn,
6016                                 unsigned long zonesize)
6017 {
6018         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6019         zone->pageblock_flags = NULL;
6020         if (usemapsize)
6021                 zone->pageblock_flags =
6022                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6023                                                          pgdat->node_id);
6024 }
6025 #else
6026 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6027                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6028 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6029
6030 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6031
6032 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6033 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6034 {
6035         unsigned int order;
6036
6037         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6038         if (pageblock_order)
6039                 return;
6040
6041         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6042                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6043         else
6044                 order = MAX_ORDER - 1;
6045
6046         /*
6047          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6048          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6049          * powerpc.
6050          */
6051         pageblock_order = order;
6052 }
6053 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6054
6055 /*
6056  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6057  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6058  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6059  * the kernel config
6060  */
6061 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6062 {
6063 }
6064
6065 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6066
6067 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6068                                                    unsigned long present_pages)
6069 {
6070         unsigned long pages = spanned_pages;
6071
6072         /*
6073          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6074          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6075          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6076          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6077          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6078          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6079          */
6080         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6081             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6082                 pages = present_pages;
6083
6084         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6085 }
6086
6087 /*
6088  * Set up the zone data structures:
6089  *   - mark all pages reserved
6090  *   - mark all memory queues empty
6091  *   - clear the memory bitmaps
6092  *
6093  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6094  */
6095 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6096 {
6097         enum zone_type j;
6098         int nid = pgdat->node_id;
6099
6100         pgdat_resize_init(pgdat);
6101 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6102         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6103         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6104         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6105 #endif
6106 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6107         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6108         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6109         pgdat->split_queue_len = 0;
6110 #endif
6111         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6112         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6113 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6114         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6115 #endif
6116         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6117         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6118         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6119
6120         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6121
6122         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6123                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6124                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6125                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6126
6127                 size = zone->spanned_pages;
6128                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6129
6130                 /*
6131                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6132                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6133                  * and per-cpu initialisations
6134                  */
6135                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6136                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6137                         if (freesize >= memmap_pages) {
6138                                 freesize -= memmap_pages;
6139                                 if (memmap_pages)
6140                                         printk(KERN_DEBUG
6141                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6142                                                zone_names[j], memmap_pages);
6143                         } else
6144                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6145                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6146                 }
6147
6148                 /* Account for reserved pages */
6149                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6150                         freesize -= dma_reserve;
6151                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6152                                         zone_names[0], dma_reserve);
6153                 }
6154
6155                 if (!is_highmem_idx(j))
6156                         nr_kernel_pages += freesize;
6157                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6158                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6159                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6160                 nr_all_pages += freesize;
6161
6162                 /*
6163                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6164                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6165                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6166                  */
6167                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6168 #ifdef CONFIG_NUMA
6169                 zone->node = nid;
6170 #endif
6171                 zone->name = zone_names[j];
6172                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6173                 spin_lock_init(&zone->lock);
6174                 zone_seqlock_init(zone);
6175                 zone_pcp_init(zone);
6176
6177                 if (!size)
6178                         continue;
6179
6180                 set_pageblock_order();
6181                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6182                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6183                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6184         }
6185 }
6186
6187 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6188 {
6189         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6190         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6191
6192         /* Skip empty nodes */
6193         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6194                 return;
6195
6196 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6197         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6198         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6199         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6200         if (!pgdat->node_mem_map) {
6201                 unsigned long size, end;
6202                 struct page *map;
6203
6204                 /*
6205                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6206                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6207                  * for the buddy allocator to function correctly.
6208                  */
6209                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6210                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6211                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6212                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6213                 if (!map)
6214                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6215                                                                pgdat->node_id);
6216                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6217         }
6218 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6219         /*
6220          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6221          */
6222         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6223                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6224 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6225                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6226                         mem_map -= offset;
6227 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6228         }
6229 #endif
6230 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6231 }
6232
6233 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6234                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6235 {
6236         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6237         unsigned long start_pfn = 0;
6238         unsigned long end_pfn = 0;
6239
6240         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6241         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6242
6243         pgdat->node_id = nid;
6244         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6245         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6246 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6247         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6248         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6249                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6250                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6251 #else
6252         start_pfn = node_start_pfn;
6253 #endif
6254         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6255                                   zones_size, zholes_size);
6256
6257         alloc_node_mem_map(pgdat);
6258 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6259         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6260                 nid, (unsigned long)pgdat,
6261                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6262 #endif
6263
6264         reset_deferred_meminit(pgdat);
6265         free_area_init_core(pgdat);
6266 }
6267
6268 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6269
6270 #if MAX_NUMNODES > 1
6271 /*
6272  * Figure out the number of possible node ids.
6273  */
6274 void __init setup_nr_node_ids(void)
6275 {
6276         unsigned int highest;
6277
6278         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6279         nr_node_ids = highest + 1;
6280 }
6281 #endif
6282
6283 /**
6284  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6285  *
6286  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6287  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6288  * all the nodes.
6289  *
6290  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6291  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6292  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6293  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6294  *
6295  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6296  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6297  * populated node map.
6298  *
6299  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6300  * requirement (single node).
6301  */
6302 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6303 {
6304         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6305         unsigned long start, end, mask;
6306         int last_nid = -1;
6307         int i, nid;
6308
6309         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6310                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6311                         last_nid = nid;
6312                         last_end = end;
6313                         continue;
6314                 }
6315
6316                 /*
6317                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6318                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6319                  * too coarse to separate the current node from the last.
6320                  */
6321                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6322                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6323                         mask <<= 1;
6324
6325                 /* accumulate all internode masks */
6326                 accl_mask |= mask;
6327         }
6328
6329         /* convert mask to number of pages */
6330         return ~accl_mask + 1;
6331 }
6332
6333 /* Find the lowest pfn for a node */
6334 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6335 {
6336         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6337         unsigned long start_pfn;
6338         int i;
6339
6340         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6341                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6342
6343         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6344                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6345                 return 0;
6346         }
6347
6348         return min_pfn;
6349 }
6350
6351 /**
6352  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6353  *
6354  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6355  * memblock_set_node().
6356  */
6357 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6358 {
6359         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6360 }
6361
6362 /*
6363  * early_calculate_totalpages()
6364  * Sum pages in active regions for movable zone.
6365  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6366  */
6367 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6368 {
6369         unsigned long totalpages = 0;
6370         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6371         int i, nid;
6372
6373         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6374                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6375
6376                 totalpages += pages;
6377                 if (pages)
6378                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6379         }
6380         return totalpages;
6381 }
6382
6383 /*
6384  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6385  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6386  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6387  * others
6388  */
6389 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6390 {
6391         int i, nid;
6392         unsigned long usable_startpfn;
6393         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6394         /* save the state before borrow the nodemask */
6395         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6396         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6397         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6398         struct memblock_region *r;
6399
6400         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6401         find_usable_zone_for_movable();
6402
6403         /*
6404          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6405          * options.
6406          */
6407         if (movable_node_is_enabled()) {
6408                 for_each_memblock(memory, r) {
6409                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6410                                 continue;
6411
6412                         nid = r->nid;
6413
6414                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6415                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6416                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6417                                 usable_startpfn;
6418                 }
6419
6420                 goto out2;
6421         }
6422
6423         /*
6424          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6425          */
6426         if (mirrored_kernelcore) {
6427                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6428
6429                 for_each_memblock(memory, r) {
6430                         if (memblock_is_mirror(r))
6431                                 continue;
6432
6433                         nid = r->nid;
6434
6435                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6436
6437                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6438                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6439                                 continue;
6440                         }
6441
6442                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6443                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6444                                 usable_startpfn;
6445                 }
6446
6447                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6448                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6449
6450                 goto out2;
6451         }
6452
6453         /*
6454          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6455          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6456          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6457          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6458          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6459          * what movablecore would have allowed.
6460          */
6461         if (required_movablecore) {
6462                 unsigned long corepages;
6463
6464                 /*
6465                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6466                  * was requested by the user
6467                  */
6468                 required_movablecore =
6469                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6470                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6471                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6472
6473                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6474         }
6475
6476         /*
6477          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6478          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6479          */
6480         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6481                 goto out;
6482
6483         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6484         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6485
6486 restart:
6487         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6488         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6489         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6490                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6491
6492                 /*
6493                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6494                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6495                  * amount of memory for the kernel
6496                  */
6497                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6498                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6499
6500                 /*
6501                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6502                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6503                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6504                  */
6505                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6506
6507                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6508                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6509                         unsigned long size_pages;
6510
6511                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6512                         if (start_pfn >= end_pfn)
6513                                 continue;
6514
6515                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6516                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6517                                 unsigned long kernel_pages;
6518                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6519                                                                 - start_pfn;
6520
6521                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6522                                                         kernelcore_remaining);
6523                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6524                                                         required_kernelcore);
6525
6526                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6527                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6528
6529                                         /*
6530                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6531                                          * that if we have to rebalance
6532                                          * kernelcore across nodes, we will
6533                                          * not double account here
6534                                          */
6535                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6536                                         continue;
6537                                 }
6538                                 start_pfn = usable_startpfn;
6539                         }
6540
6541                         /*
6542                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6543                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6544                          * number of pages used as kernelcore
6545                          */
6546                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6547                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6548                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6549                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6550
6551                         /*
6552                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6553                          * break if the kernelcore for this node has been
6554                          * satisfied
6555                          */
6556                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6557                                                                 size_pages);
6558                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6559                         if (!kernelcore_remaining)
6560                                 break;
6561                 }
6562         }
6563
6564         /*
6565          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6566          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6567          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6568          * satisfied
6569          */
6570         usable_nodes--;
6571         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6572                 goto restart;
6573
6574 out2:
6575         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6576         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6577                 zone_movable_pfn[nid] =
6578                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6579
6580 out:
6581         /* restore the node_state */
6582         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6583 }
6584
6585 /* Any regular or high memory on that node ? */
6586 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6587 {
6588         enum zone_type zone_type;
6589
6590         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6591                 return;
6592
6593         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6594                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6595                 if (populated_zone(zone)) {
6596                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6597                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6598                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6599                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6600                         break;
6601                 }
6602         }
6603 }
6604
6605 /**
6606  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6607  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6608  *
6609  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6610  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6611  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6612  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6613  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6614  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6615  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6616  * at arch_max_dma_pfn.
6617  */
6618 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6619 {
6620         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6621         int i, nid;
6622
6623         /* Record where the zone boundaries are */
6624         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6625                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6626         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6627                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6628
6629         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6630
6631         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6632                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6633                         continue;
6634
6635                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6636                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6637                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6638
6639                 start_pfn = end_pfn;
6640         }
6641
6642         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6643         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6644         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6645
6646         /* Print out the zone ranges */
6647         pr_info("Zone ranges:\n");
6648         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6649                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6650                         continue;
6651                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6652                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6653                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6654                         pr_cont("empty\n");
6655                 else
6656                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6657                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6658                                         << PAGE_SHIFT,
6659                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6660                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6661         }
6662
6663         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6664         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6665         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6666                 if (zone_movable_pfn[i])
6667                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6668                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6669         }
6670
6671         /* Print out the early node map */
6672         pr_info("Early memory node ranges\n");
6673         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6674                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6675                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6676                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6677
6678         /* Initialise every node */
6679         mminit_verify_pageflags_layout();
6680         setup_nr_node_ids();
6681         for_each_online_node(nid) {
6682                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6683                 free_area_init_node(nid, NULL,
6684                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6685
6686                 /* Any memory on that node */
6687                 if (pgdat->node_present_pages)
6688                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6689                 check_for_memory(pgdat, nid);
6690         }
6691 }
6692
6693 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6694 {
6695         unsigned long long coremem;
6696         if (!p)
6697                 return -EINVAL;
6698
6699         coremem = memparse(p, &p);
6700         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6701
6702         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6703         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6704
6705         return 0;
6706 }
6707
6708 /*
6709  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6710  * cannot be reclaimed or migrated.
6711  */
6712 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6713 {
6714         /* parse kernelcore=mirror */
6715         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6716                 mirrored_kernelcore = true;
6717                 return 0;
6718         }
6719
6720         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6721 }
6722
6723 /*
6724  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6725  * can be reclaimed or migrated.
6726  */
6727 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6728 {
6729         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6730 }
6731
6732 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6733 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6734
6735 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6736
6737 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6738 {
6739         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6740         page_zone(page)->managed_pages += count;
6741         totalram_pages += count;
6742 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6743         if (PageHighMem(page))
6744                 totalhigh_pages += count;
6745 #endif
6746         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6747 }
6748 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6749
6750 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6751 {
6752         void *pos;
6753         unsigned long pages = 0;
6754
6755         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6756         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6757         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6758                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6759                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6760                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6761         }
6762
6763         if (pages && s)
6764                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6765                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6766
6767         return pages;
6768 }
6769 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6770
6771 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6772 void free_highmem_page(struct page *page)
6773 {
6774         __free_reserved_page(page);
6775         totalram_pages++;
6776         page_zone(page)->managed_pages++;
6777         totalhigh_pages++;
6778 }
6779 #endif
6780
6781
6782 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6783 {
6784         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6785         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6786
6787         physpages = get_num_physpages();
6788         codesize = _etext - _stext;
6789         datasize = _edata - _sdata;
6790         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6791         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6792         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6793         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6794
6795         /*
6796          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6797          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6798          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6799          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6800          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6801          */
6802 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6803         do { \
6804                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6805                         size -= adj; \
6806         } while (0)
6807
6808         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6809                      _sinittext, init_code_size);
6810         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6811         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6812         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6813         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6814
6815 #undef  adj_init_size
6816
6817         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6818 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6819                 ", %luK highmem"
6820 #endif
6821                 "%s%s)\n",
6822                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6823                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6824                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6825                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6826                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6827                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6828 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6829                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6830 #endif
6831                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6832 }
6833
6834 /**
6835  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6836  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6837  *
6838  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6839  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6840  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6841  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6842  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6843  * smaller per-cpu batchsize.
6844  */
6845 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6846 {
6847         dma_reserve = new_dma_reserve;
6848 }
6849
6850 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6851 {
6852         free_area_init_node(0, zones_size,
6853                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6854 }
6855
6856 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6857 {
6858
6859         lru_add_drain_cpu(cpu);
6860         drain_pages(cpu);
6861
6862         /*
6863          * Spill the event counters of the dead processor
6864          * into the current processors event counters.
6865          * This artificially elevates the count of the current
6866          * processor.
6867          */
6868         vm_events_fold_cpu(cpu);
6869
6870         /*
6871          * Zero the differential counters of the dead processor
6872          * so that the vm statistics are consistent.
6873          *
6874          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6875          * race with what we are doing.
6876          */
6877         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6878         return 0;
6879 }
6880
6881 void __init page_alloc_init(void)
6882 {
6883         int ret;
6884
6885         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6886                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6887                                         page_alloc_cpu_dead);
6888         WARN_ON(ret < 0);
6889 }
6890
6891 /*
6892  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6893  *      or min_free_kbytes changes.
6894  */
6895 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6896 {
6897         struct pglist_data *pgdat;
6898         unsigned long reserve_pages = 0;
6899         enum zone_type i, j;
6900
6901         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6902
6903                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6904
6905                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6906                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6907                         long max = 0;
6908
6909                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6910                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6911                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6912                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6913                         }
6914
6915                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6916                         max += high_wmark_pages(zone);
6917
6918                         if (max > zone->managed_pages)
6919                                 max = zone->managed_pages;
6920
6921                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6922
6923                         reserve_pages += max;
6924                 }
6925         }
6926         totalreserve_pages = reserve_pages;
6927 }
6928
6929 /*
6930  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6931  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6932  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6933  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6934  */
6935 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6936 {
6937         struct pglist_data *pgdat;
6938         enum zone_type j, idx;
6939
6940         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6941                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6942                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6943                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6944
6945                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6946
6947                         idx = j;
6948                         while (idx) {
6949                                 struct zone *lower_zone;
6950
6951                                 idx--;
6952
6953                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6954                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6955
6956                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6957                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6958                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6959                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6960                         }
6961                 }
6962         }
6963
6964         /* update totalreserve_pages */
6965         calculate_totalreserve_pages();
6966 }
6967
6968 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6969 {
6970         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6971         unsigned long lowmem_pages = 0;
6972         struct zone *zone;
6973         unsigned long flags;
6974
6975         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6976         for_each_zone(zone) {
6977                 if (!is_highmem(zone))
6978                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6979         }
6980
6981         for_each_zone(zone) {
6982                 u64 tmp;
6983
6984                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6985                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6986                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6987                 if (is_highmem(zone)) {
6988                         /*
6989                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6990                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6991                          * value here.
6992                          *
6993                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6994                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6995                          * not be capped for highmem.
6996                          */
6997                         unsigned long min_pages;
6998
6999                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7000                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7001                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7002                 } else {
7003                         /*
7004                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7005                          * proportionate to the zone's size.
7006                          */
7007                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7008                 }
7009
7010                 /*
7011                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7012                  * scale factor in proportion to available memory, but
7013                  * ensure a minimum size on small systems.
7014                  */
7015                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7016                             mult_frac(zone->managed_pages,
7017                                       watermark_scale_factor, 10000));
7018
7019                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7020                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7021
7022                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7023         }
7024
7025         /* update totalreserve_pages */
7026         calculate_totalreserve_pages();
7027 }
7028
7029 /**
7030  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7031  * or when memory is hot-{added|removed}
7032  *
7033  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7034  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7035  */
7036 void setup_per_zone_wmarks(void)
7037 {
7038         mutex_lock(&zonelists_mutex);
7039         __setup_per_zone_wmarks();
7040         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
7041 }
7042
7043 /*
7044  * Initialise min_free_kbytes.
7045  *
7046  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7047  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7048  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7049  *
7050  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7051  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7052  *
7053  * which yields
7054  *
7055  * 16MB:        512k
7056  * 32MB:        724k
7057  * 64MB:        1024k
7058  * 128MB:       1448k
7059  * 256MB:       2048k
7060  * 512MB:       2896k
7061  * 1024MB:      4096k
7062  * 2048MB:      5792k
7063  * 4096MB:      8192k
7064  * 8192MB:      11584k
7065  * 16384MB:     16384k
7066  */
7067 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7068 {
7069         unsigned long lowmem_kbytes;
7070         int new_min_free_kbytes;
7071
7072         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7073         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7074
7075         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7076                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7077                 if (min_free_kbytes < 128)
7078                         min_free_kbytes = 128;
7079                 if (min_free_kbytes > 65536)
7080                         min_free_kbytes = 65536;
7081         } else {
7082                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7083                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7084         }
7085         setup_per_zone_wmarks();
7086         refresh_zone_stat_thresholds();
7087         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7088
7089 #ifdef CONFIG_NUMA
7090         setup_min_unmapped_ratio();
7091         setup_min_slab_ratio();
7092 #endif
7093
7094         return 0;
7095 }
7096 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7097
7098 /*
7099  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7100  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7101  *      changes.
7102  */
7103 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7104         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7105 {
7106         int rc;
7107
7108         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7109         if (rc)
7110                 return rc;
7111
7112         if (write) {
7113                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7114                 setup_per_zone_wmarks();
7115         }
7116         return 0;
7117 }
7118
7119 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7120         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7121 {
7122         int rc;
7123
7124         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7125         if (rc)
7126                 return rc;
7127
7128         if (write)
7129                 setup_per_zone_wmarks();
7130
7131         return 0;
7132 }
7133
7134 #ifdef CONFIG_NUMA
7135 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7136 {
7137         pg_data_t *pgdat;
7138         struct zone *zone;
7139
7140         for_each_online_pgdat(pgdat)
7141                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7142
7143         for_each_zone(zone)
7144                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7145                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7146 }
7147
7148
7149 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7150         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7151 {
7152         int rc;
7153
7154         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7155         if (rc)
7156                 return rc;
7157
7158         setup_min_unmapped_ratio();
7159
7160         return 0;
7161 }
7162
7163 static void setup_min_slab_ratio(void)
7164 {
7165         pg_data_t *pgdat;
7166         struct zone *zone;
7167
7168         for_each_online_pgdat(pgdat)
7169                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7170
7171         for_each_zone(zone)
7172                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7173                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7174 }
7175
7176 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7177         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7178 {
7179         int rc;
7180
7181         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7182         if (rc)
7183                 return rc;
7184
7185         setup_min_slab_ratio();
7186
7187         return 0;
7188 }
7189 #endif
7190
7191 /*
7192  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7193  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7194  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7195  *
7196  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7197  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7198  * if in function of the boot time zone sizes.
7199  */
7200 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7201         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7202 {
7203         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7204         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7205         return 0;
7206 }
7207
7208 /*
7209  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7210  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7211  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7212  */
7213 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7214         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7215 {
7216         struct zone *zone;
7217         int old_percpu_pagelist_fraction;
7218         int ret;
7219
7220         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7221         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7222
7223         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7224         if (!write || ret < 0)
7225                 goto out;
7226
7227         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7228         if (percpu_pagelist_fraction &&
7229             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7230                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7231                 ret = -EINVAL;
7232                 goto out;
7233         }
7234
7235         /* No change? */
7236         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7237                 goto out;
7238
7239         for_each_populated_zone(zone) {
7240                 unsigned int cpu;
7241
7242                 for_each_possible_cpu(cpu)
7243                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7244                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7245         }
7246 out:
7247         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7248         return ret;
7249 }
7250
7251 #ifdef CONFIG_NUMA
7252 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7253
7254 static int __init set_hashdist(char *str)
7255 {
7256         if (!str)
7257                 return 0;
7258         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7259         return 1;
7260 }
7261 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7262 #endif
7263
7264 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7265 /*
7266  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7267  * is not known to alloc_large_system_hash().
7268  */
7269 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7270 {
7271         return 0;
7272 }
7273 #endif
7274
7275 /*
7276  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7277  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7278  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7279  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7280  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7281  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7282  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7283  */
7284 #if __BITS_PER_LONG > 32
7285 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7286 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7287 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7288 #endif
7289
7290 /*
7291  * allocate a large system hash table from bootmem
7292  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7293  *   quantity of entries
7294  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7295  */
7296 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7297                                      unsigned long bucketsize,
7298                                      unsigned long numentries,
7299                                      int scale,
7300                                      int flags,
7301                                      unsigned int *_hash_shift,
7302                                      unsigned int *_hash_mask,
7303                                      unsigned long low_limit,
7304                                      unsigned long high_limit)
7305 {
7306         unsigned long long max = high_limit;
7307         unsigned long log2qty, size;
7308         void *table = NULL;
7309         gfp_t gfp_flags;
7310
7311         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7312         if (!numentries) {
7313                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7314                 numentries = nr_kernel_pages;
7315                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7316
7317                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7318                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7319                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7320
7321 #if __BITS_PER_LONG > 32
7322                 if (!high_limit) {
7323                         unsigned long adapt;
7324
7325                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7326                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7327                                 scale++;
7328                 }
7329 #endif
7330
7331                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7332                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7333                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7334                 else
7335                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7336
7337                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7338                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7339                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7340                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7341                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7342                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7343                                 BUG_ON(!numentries);
7344                         }
7345                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7346                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7347         }
7348         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7349
7350         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7351         if (max == 0) {
7352                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7353                 do_div(max, bucketsize);
7354         }
7355         max = min(max, 0x80000000ULL);
7356
7357         if (numentries < low_limit)
7358                 numentries = low_limit;
7359         if (numentries > max)
7360                 numentries = max;
7361
7362         log2qty = ilog2(numentries);
7363
7364         /*
7365          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7366          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7367          */
7368         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7369         do {
7370                 size = bucketsize << log2qty;
7371                 if (flags & HASH_EARLY)
7372                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7373                 else if (hashdist)
7374                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7375                 else {
7376                         /*
7377                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7378                          * some pages at the end of hash table which
7379                          * alloc_pages_exact() automatically does
7380                          */
7381                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7382                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7383                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7384                         }
7385                 }
7386         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7387
7388         if (!table)
7389                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7390
7391         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7392                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7393
7394         if (_hash_shift)
7395                 *_hash_shift = log2qty;
7396         if (_hash_mask)
7397                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7398
7399         return table;
7400 }
7401
7402 /*
7403  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7404  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7405  *
7406  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7407  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7408  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7409  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7410  */
7411 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7412                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7413 {
7414         unsigned long pfn, iter, found;
7415         int mt;
7416
7417         /*
7418          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7419          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7420          */
7421         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7422                 return false;
7423         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7424         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7425                 return false;
7426
7427         pfn = page_to_pfn(page);
7428         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7429                 unsigned long check = pfn + iter;
7430
7431                 if (!pfn_valid_within(check))
7432                         continue;
7433
7434                 page = pfn_to_page(check);
7435
7436                 /*
7437                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7438                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7439                  * handle each tail page individually in migration.
7440                  */
7441                 if (PageHuge(page)) {
7442                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7443                         continue;
7444                 }
7445
7446                 /*
7447                  * We can't use page_count without pin a page
7448                  * because another CPU can free compound page.
7449                  * This check already skips compound tails of THP
7450                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7451                  */
7452                 if (!page_ref_count(page)) {
7453                         if (PageBuddy(page))
7454                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7455                         continue;
7456                 }
7457
7458                 /*
7459                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7460                  * page_count() is not 0.
7461                  */
7462                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7463                         continue;
7464
7465                 if (__PageMovable(page))
7466                         continue;
7467
7468                 if (!PageLRU(page))
7469                         found++;
7470                 /*
7471                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7472                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7473                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7474                  */
7475                 /*
7476                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7477                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7478                  *
7479                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7480                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7481                  * page at boot.
7482                  */
7483                 if (found > count)
7484                         return true;
7485         }
7486         return false;
7487 }
7488
7489 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7490 {
7491         struct zone *zone;
7492         unsigned long pfn;
7493
7494         /*
7495          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7496          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7497          * the zone but still within the section.
7498          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7499          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7500          */
7501         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7502                 return false;
7503
7504         zone = page_zone(page);
7505         pfn = page_to_pfn(page);
7506         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7507                 return false;
7508
7509         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7510 }
7511
7512 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7513
7514 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7515 {
7516         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7517                              pageblock_nr_pages) - 1);
7518 }
7519
7520 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7521 {
7522         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7523                                 pageblock_nr_pages));
7524 }
7525
7526 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7527 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7528                                         unsigned long start, unsigned long end)
7529 {
7530         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7531         unsigned long nr_reclaimed;
7532         unsigned long pfn = start;
7533         unsigned int tries = 0;
7534         int ret = 0;
7535
7536         migrate_prep();
7537
7538         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7539                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7540                         ret = -EINTR;
7541                         break;
7542                 }
7543
7544                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7545                         cc->nr_migratepages = 0;
7546                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7547                         if (!pfn) {
7548                                 ret = -EINTR;
7549                                 break;
7550                         }
7551                         tries = 0;
7552                 } else if (++tries == 5) {
7553                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7554                         break;
7555                 }
7556
7557                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7558                                                         &cc->migratepages);
7559                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7560
7561                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7562                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7563         }
7564         if (ret < 0) {
7565                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7566                 return ret;
7567         }
7568         return 0;
7569 }
7570
7571 /**
7572  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7573  * @start:      start PFN to allocate
7574  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7575  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7576  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7577  *                      in range must have the same migratetype and it must
7578  *                      be either of the two.
7579  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7580  *
7581  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7582  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7583  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7584  * pages fall in.
7585  *
7586  * The PFN range must belong to a single zone.
7587  *
7588  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7589  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7590  * need to be freed with free_contig_range().
7591  */
7592 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7593                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7594 {
7595         unsigned long outer_start, outer_end;
7596         unsigned int order;
7597         int ret = 0;
7598
7599         struct compact_control cc = {
7600                 .nr_migratepages = 0,
7601                 .order = -1,
7602                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7603                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7604                 .ignore_skip_hint = true,
7605                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7606         };
7607         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7608
7609         /*
7610          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7611          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7612          * have different sizes, and due to the way page allocator
7613          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7614          * that page allocator won't try to merge buddies from
7615          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7616          * other migration type.
7617          *
7618          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7619          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7620          * we are interested in).  This will put all the pages in
7621          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7622          *
7623          * When this is done, we take the pages in range from page
7624          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7625          * page allocator will never consider using them.
7626          *
7627          * This lets us mark the pageblocks back as
7628          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7629          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7630          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7631          */
7632
7633         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7634                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7635                                        false);
7636         if (ret)
7637                 return ret;
7638
7639         /*
7640          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7641          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7642          */
7643         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7644         if (ret && ret != -EBUSY)
7645                 goto done;
7646
7647         /*
7648          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7649          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7650          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7651          * What we are going to do is to allocate all pages from
7652          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7653          *
7654          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7655          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7656          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7657          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7658          * once this is done free the pages we are not interested in.
7659          *
7660          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7661          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7662          */
7663
7664         lru_add_drain_all();
7665         drain_all_pages(cc.zone);
7666
7667         order = 0;
7668         outer_start = start;
7669         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7670                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7671                         outer_start = start;
7672                         break;
7673                 }
7674                 outer_start &= ~0UL << order;
7675         }
7676
7677         if (outer_start != start) {
7678                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7679
7680                 /*
7681                  * outer_start page could be small order buddy page and
7682                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7683                  * in this case to report failed page properly
7684                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7685                  */
7686                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7687                         outer_start = start;
7688         }
7689
7690         /* Make sure the range is really isolated. */
7691         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7692                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7693                         __func__, outer_start, end);
7694                 ret = -EBUSY;
7695                 goto done;
7696         }
7697
7698         /* Grab isolated pages from freelists. */
7699         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7700         if (!outer_end) {
7701                 ret = -EBUSY;
7702                 goto done;
7703         }
7704
7705         /* Free head and tail (if any) */
7706         if (start != outer_start)
7707                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7708         if (end != outer_end)
7709                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7710
7711 done:
7712         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7713                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7714         return ret;
7715 }
7716
7717 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7718 {
7719         unsigned int count = 0;
7720
7721         for (; nr_pages--; pfn++) {
7722                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7723
7724                 count += page_count(page) != 1;
7725                 __free_page(page);
7726         }
7727         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7728 }
7729 #endif
7730
7731 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7732 /*
7733  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7734  * page high values need to be recalulated.
7735  */
7736 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7737 {
7738         unsigned cpu;
7739         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7740         for_each_possible_cpu(cpu)
7741                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7742                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7743         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7744 }
7745 #endif
7746
7747 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7748 {
7749         unsigned long flags;
7750         int cpu;
7751         struct per_cpu_pageset *pset;
7752
7753         /* avoid races with drain_pages()  */
7754         local_irq_save(flags);
7755         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7756                 for_each_online_cpu(cpu) {
7757                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7758                         drain_zonestat(zone, pset);
7759                 }
7760                 free_percpu(zone->pageset);
7761                 zone->pageset = &boot_pageset;
7762         }
7763         local_irq_restore(flags);
7764 }
7765
7766 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7767 /*
7768  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7769  * before calling this.
7770  */
7771 void
7772 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7773 {
7774         struct page *page;
7775         struct zone *zone;
7776         unsigned int order, i;
7777         unsigned long pfn;
7778         unsigned long flags;
7779         /* find the first valid pfn */
7780         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7781                 if (pfn_valid(pfn))
7782                         break;
7783         if (pfn == end_pfn)
7784                 return;
7785         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7786         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7787         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7788         pfn = start_pfn;
7789         while (pfn < end_pfn) {
7790                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7791                         pfn++;
7792                         continue;
7793                 }
7794                 page = pfn_to_page(pfn);
7795                 /*
7796                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7797                  * page_count() is not 0.
7798                  */
7799                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7800                         pfn++;
7801                         SetPageReserved(page);
7802                         continue;
7803                 }
7804
7805                 BUG_ON(page_count(page));
7806                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7807                 order = page_order(page);
7808 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7809                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7810                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7811 #endif
7812                 list_del(&page->lru);
7813                 rmv_page_order(page);
7814                 zone->free_area[order].nr_free--;
7815                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7816                         SetPageReserved((page+i));
7817                 pfn += (1 << order);
7818         }
7819         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7820 }
7821 #endif
7822
7823 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7824 {
7825         struct zone *zone = page_zone(page);
7826         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7827         unsigned long flags;
7828         unsigned int order;
7829
7830         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7831         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7832                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7833
7834                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7835                         break;
7836         }
7837         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7838
7839         return order < MAX_ORDER;
7840 }