]> git.karo-electronics.de Git - linux-beck.git/blob - mm/page_alloc.c
Make UART4 the default UART for kernel messages
[linux-beck.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67
68 #include <asm/sections.h>
69 #include <asm/tlbflush.h>
70 #include <asm/div64.h>
71 #include "internal.h"
72
73 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
74 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
75 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
76
77 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
78 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
80 #endif
81
82 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
83 /*
84  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
85  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
86  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
87  * defined in <linux/topology.h>.
88  */
89 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
90 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
91 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
92 #endif
93
94 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
95 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
96 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
97 #endif
98
99 /*
100  * Array of node states.
101  */
102 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
103         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
104         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
105 #ifndef CONFIG_NUMA
106         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
107 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
108         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
109 #endif
110 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
111         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
112 #endif
113         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
114 #endif  /* NUMA */
115 };
116 EXPORT_SYMBOL(node_states);
117
118 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
119 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
120
121 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
122 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
123 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 /*
129  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
130  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
131  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
132  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
133  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
134  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
135  */
136 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
137 {
138         return page->index;
139 }
140
141 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
142 {
143         page->index = migratetype;
144 }
145
146 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
147 /*
148  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
149  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
150  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
151  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
152  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
153  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
154  */
155
156 static gfp_t saved_gfp_mask;
157
158 void pm_restore_gfp_mask(void)
159 {
160         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
161         if (saved_gfp_mask) {
162                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
163                 saved_gfp_mask = 0;
164         }
165 }
166
167 void pm_restrict_gfp_mask(void)
168 {
169         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
170         WARN_ON(saved_gfp_mask);
171         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
172         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
173 }
174
175 bool pm_suspended_storage(void)
176 {
177         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
178                 return false;
179         return true;
180 }
181 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
182
183 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
184 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
185 #endif
186
187 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
188
189 /*
190  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
191  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
192  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
193  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
194  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
195  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
196  *
197  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
198  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
199  */
200 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202          256,
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205          256,
206 #endif
207 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
208          32,
209 #endif
210          32,
211 };
212
213 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
214
215 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
217          "DMA",
218 #endif
219 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
220          "DMA32",
221 #endif
222          "Normal",
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224          "HighMem",
225 #endif
226          "Movable",
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
228          "Device",
229 #endif
230 };
231
232 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
233         "Unmovable",
234         "Movable",
235         "Reclaimable",
236         "HighAtomic",
237 #ifdef CONFIG_CMA
238         "CMA",
239 #endif
240 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
241         "Isolate",
242 #endif
243 };
244
245 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
246         NULL,
247         free_compound_page,
248 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
249         free_huge_page,
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
252         free_transhuge_page,
253 #endif
254 };
255
256 int min_free_kbytes = 1024;
257 int user_min_free_kbytes = -1;
258 int watermark_scale_factor = 10;
259
260 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
261 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
262 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
263
264 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
265 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
266 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
267 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
268 static unsigned long __initdata required_movablecore;
269 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
270 static bool mirrored_kernelcore;
271
272 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
273 int movable_zone;
274 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
275 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
276
277 #if MAX_NUMNODES > 1
278 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
279 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
280 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
281 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
282 #endif
283
284 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
285
286 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
287 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
288 {
289         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
290 }
291
292 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
293 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
294 {
295         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
296
297         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
298                 return true;
299
300         return false;
301 }
302
303 /*
304  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
305  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
306  */
307 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
308                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
309                                 unsigned long *nr_initialised)
310 {
311         unsigned long max_initialise;
312
313         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
314         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
315                 return true;
316         /*
317          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
318          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
319          */
320         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
321                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
322
323         (*nr_initialised)++;
324         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
325             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
326                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
327                 return false;
328         }
329
330         return true;
331 }
332 #else
333 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
334 {
335 }
336
337 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
338 {
339         return false;
340 }
341
342 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
343                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
344                                 unsigned long *nr_initialised)
345 {
346         return true;
347 }
348 #endif
349
350 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
351 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
352                                                         unsigned long pfn)
353 {
354 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
355         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
356 #else
357         return page_zone(page)->pageblock_flags;
358 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
359 }
360
361 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
362 {
363 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
364         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
365         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
366 #else
367         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
368         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
369 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
370 }
371
372 /**
373  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
374  * @page: The page within the block of interest
375  * @pfn: The target page frame number
376  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
377  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
378  *
379  * Return: pageblock_bits flags
380  */
381 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
382                                         unsigned long pfn,
383                                         unsigned long end_bitidx,
384                                         unsigned long mask)
385 {
386         unsigned long *bitmap;
387         unsigned long bitidx, word_bitidx;
388         unsigned long word;
389
390         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
391         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
392         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
393         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
394
395         word = bitmap[word_bitidx];
396         bitidx += end_bitidx;
397         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
398 }
399
400 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
401                                         unsigned long end_bitidx,
402                                         unsigned long mask)
403 {
404         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
405 }
406
407 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
408 {
409         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
410 }
411
412 /**
413  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
414  * @page: The page within the block of interest
415  * @flags: The flags to set
416  * @pfn: The target page frame number
417  * @end_bitidx: The last bit of interest
418  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
419  */
420 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
421                                         unsigned long pfn,
422                                         unsigned long end_bitidx,
423                                         unsigned long mask)
424 {
425         unsigned long *bitmap;
426         unsigned long bitidx, word_bitidx;
427         unsigned long old_word, word;
428
429         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
430
431         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
432         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
433         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
434         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
435
436         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
437
438         bitidx += end_bitidx;
439         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
440         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
441
442         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
443         for (;;) {
444                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
445                 if (word == old_word)
446                         break;
447                 word = old_word;
448         }
449 }
450
451 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
452 {
453         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
454                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
455                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
456
457         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
458                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
459 }
460
461 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
462 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
463 {
464         int ret = 0;
465         unsigned seq;
466         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
467         unsigned long sp, start_pfn;
468
469         do {
470                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
471                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
472                 sp = zone->spanned_pages;
473                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
474                         ret = 1;
475         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
476
477         if (ret)
478                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
479                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
480                         start_pfn, start_pfn + sp);
481
482         return ret;
483 }
484
485 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
488                 return 0;
489         if (zone != page_zone(page))
490                 return 0;
491
492         return 1;
493 }
494 /*
495  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
496  */
497 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
498 {
499         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
500                 return 1;
501         if (!page_is_consistent(zone, page))
502                 return 1;
503
504         return 0;
505 }
506 #else
507 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
508 {
509         return 0;
510 }
511 #endif
512
513 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
514                 unsigned long bad_flags)
515 {
516         static unsigned long resume;
517         static unsigned long nr_shown;
518         static unsigned long nr_unshown;
519
520         /*
521          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
522          * or allow a steady drip of one report per second.
523          */
524         if (nr_shown == 60) {
525                 if (time_before(jiffies, resume)) {
526                         nr_unshown++;
527                         goto out;
528                 }
529                 if (nr_unshown) {
530                         pr_alert(
531                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
532                                 nr_unshown);
533                         nr_unshown = 0;
534                 }
535                 nr_shown = 0;
536         }
537         if (nr_shown++ == 0)
538                 resume = jiffies + 60 * HZ;
539
540         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
541                 current->comm, page_to_pfn(page));
542         __dump_page(page, reason);
543         bad_flags &= page->flags;
544         if (bad_flags)
545                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
546                                                 bad_flags, &bad_flags);
547         dump_page_owner(page);
548
549         print_modules();
550         dump_stack();
551 out:
552         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
553         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
554         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
555 }
556
557 /*
558  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
559  *
560  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
561  *
562  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
563  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
564  *
565  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
566  * page destructors. See compound_page_dtors.
567  *
568  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
569  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
570  */
571
572 void free_compound_page(struct page *page)
573 {
574         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
575 }
576
577 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
578 {
579         int i;
580         int nr_pages = 1 << order;
581
582         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
583         set_compound_order(page, order);
584         __SetPageHead(page);
585         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
586                 struct page *p = page + i;
587                 set_page_count(p, 0);
588                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
589                 set_compound_head(p, page);
590         }
591         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
592 }
593
594 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
595 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
596 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
597                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
598 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
599 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
600
601 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
602 {
603         if (!buf)
604                 return -EINVAL;
605         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
606 }
607 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
608
609 static bool need_debug_guardpage(void)
610 {
611         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
612         if (!debug_pagealloc_enabled())
613                 return false;
614
615         if (!debug_guardpage_minorder())
616                 return false;
617
618         return true;
619 }
620
621 static void init_debug_guardpage(void)
622 {
623         if (!debug_pagealloc_enabled())
624                 return;
625
626         if (!debug_guardpage_minorder())
627                 return;
628
629         _debug_guardpage_enabled = true;
630 }
631
632 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
633         .need = need_debug_guardpage,
634         .init = init_debug_guardpage,
635 };
636
637 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
638 {
639         unsigned long res;
640
641         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
642                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
643                 return 0;
644         }
645         _debug_guardpage_minorder = res;
646         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
647         return 0;
648 }
649 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
650
651 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
652                                 unsigned int order, int migratetype)
653 {
654         struct page_ext *page_ext;
655
656         if (!debug_guardpage_enabled())
657                 return false;
658
659         if (order >= debug_guardpage_minorder())
660                 return false;
661
662         page_ext = lookup_page_ext(page);
663         if (unlikely(!page_ext))
664                 return false;
665
666         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
667
668         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
669         set_page_private(page, order);
670         /* Guard pages are not available for any usage */
671         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
672
673         return true;
674 }
675
676 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
677                                 unsigned int order, int migratetype)
678 {
679         struct page_ext *page_ext;
680
681         if (!debug_guardpage_enabled())
682                 return;
683
684         page_ext = lookup_page_ext(page);
685         if (unlikely(!page_ext))
686                 return;
687
688         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
689
690         set_page_private(page, 0);
691         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
692                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
693 }
694 #else
695 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
696 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
697                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
698 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
699                                 unsigned int order, int migratetype) {}
700 #endif
701
702 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
703 {
704         set_page_private(page, order);
705         __SetPageBuddy(page);
706 }
707
708 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
709 {
710         __ClearPageBuddy(page);
711         set_page_private(page, 0);
712 }
713
714 /*
715  * This function checks whether a page is free && is the buddy
716  * we can do coalesce a page and its buddy if
717  * (a) the buddy is not in a hole &&
718  * (b) the buddy is in the buddy system &&
719  * (c) a page and its buddy have the same order &&
720  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
721  *
722  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
723  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
724  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
725  * serialized by zone->lock.
726  *
727  * For recording page's order, we use page_private(page).
728  */
729 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
730                                                         unsigned int order)
731 {
732         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
733                 return 0;
734
735         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
736                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
737                         return 0;
738
739                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
740
741                 return 1;
742         }
743
744         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
745                 /*
746                  * zone check is done late to avoid uselessly
747                  * calculating zone/node ids for pages that could
748                  * never merge.
749                  */
750                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
751                         return 0;
752
753                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
754
755                 return 1;
756         }
757         return 0;
758 }
759
760 /*
761  * Freeing function for a buddy system allocator.
762  *
763  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
764  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
765  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
766  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
767  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
768  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
769  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
770  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
771  * parts of the VM system.
772  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
773  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
774  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
775  * field.
776  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
777  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
778  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
779  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
780  * triggers coalescing into a block of larger size.
781  *
782  * -- nyc
783  */
784
785 static inline void __free_one_page(struct page *page,
786                 unsigned long pfn,
787                 struct zone *zone, unsigned int order,
788                 int migratetype)
789 {
790         unsigned long page_idx;
791         unsigned long combined_idx;
792         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
793         struct page *buddy;
794         unsigned int max_order;
795
796         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
797
798         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
799         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
800
801         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
802         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
803                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
804
805         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
806
807         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
808         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
809
810 continue_merging:
811         while (order < max_order - 1) {
812                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
813                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
814                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
815                         goto done_merging;
816                 /*
817                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
818                  * merge with it and move up one order.
819                  */
820                 if (page_is_guard(buddy)) {
821                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
822                 } else {
823                         list_del(&buddy->lru);
824                         zone->free_area[order].nr_free--;
825                         rmv_page_order(buddy);
826                 }
827                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
828                 page = page + (combined_idx - page_idx);
829                 page_idx = combined_idx;
830                 order++;
831         }
832         if (max_order < MAX_ORDER) {
833                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
834                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
835                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
836                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
837                  *
838                  * We don't want to hit this code for the more frequent
839                  * low-order merging.
840                  */
841                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
842                         int buddy_mt;
843
844                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
845                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
846                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
847
848                         if (migratetype != buddy_mt
849                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
850                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
851                                 goto done_merging;
852                 }
853                 max_order++;
854                 goto continue_merging;
855         }
856
857 done_merging:
858         set_page_order(page, order);
859
860         /*
861          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
862          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
863          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
864          * that is happening, add the free page to the tail of the list
865          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
866          * as a higher order page
867          */
868         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
869                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
870                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
871                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
872                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
873                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
874                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
875                         list_add_tail(&page->lru,
876                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
877                         goto out;
878                 }
879         }
880
881         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
882 out:
883         zone->free_area[order].nr_free++;
884 }
885
886 /*
887  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
888  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
889  * check if necessary.
890  */
891 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
892                                         unsigned long check_flags)
893 {
894         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
895                 return false;
896
897         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
898                         page_ref_count(page) |
899 #ifdef CONFIG_MEMCG
900                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
901 #endif
902                         (page->flags & check_flags)))
903                 return false;
904
905         return true;
906 }
907
908 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
909 {
910         const char *bad_reason;
911         unsigned long bad_flags;
912
913         bad_reason = NULL;
914         bad_flags = 0;
915
916         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
917                 bad_reason = "nonzero mapcount";
918         if (unlikely(page->mapping != NULL))
919                 bad_reason = "non-NULL mapping";
920         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
921                 bad_reason = "nonzero _refcount";
922         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
923                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
924                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
925         }
926 #ifdef CONFIG_MEMCG
927         if (unlikely(page->mem_cgroup))
928                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
929 #endif
930         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
931 }
932
933 static inline int free_pages_check(struct page *page)
934 {
935         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
936                 return 0;
937
938         /* Something has gone sideways, find it */
939         free_pages_check_bad(page);
940         return 1;
941 }
942
943 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
944 {
945         int ret = 1;
946
947         /*
948          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
949          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
950          */
951         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
952
953         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
954                 ret = 0;
955                 goto out;
956         }
957         switch (page - head_page) {
958         case 1:
959                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
960                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
961                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
962                         goto out;
963                 }
964                 break;
965         case 2:
966                 /*
967                  * the second tail page: ->mapping is
968                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
969                  */
970                 break;
971         default:
972                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
973                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
974                         goto out;
975                 }
976                 break;
977         }
978         if (unlikely(!PageTail(page))) {
979                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
980                 goto out;
981         }
982         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
983                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
984                 goto out;
985         }
986         ret = 0;
987 out:
988         page->mapping = NULL;
989         clear_compound_head(page);
990         return ret;
991 }
992
993 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
994                                         unsigned int order, bool check_free)
995 {
996         int bad = 0;
997
998         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
999
1000         trace_mm_page_free(page, order);
1001         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1002
1003         /*
1004          * Check tail pages before head page information is cleared to
1005          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1006          */
1007         if (unlikely(order)) {
1008                 bool compound = PageCompound(page);
1009                 int i;
1010
1011                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1012
1013                 if (compound)
1014                         ClearPageDoubleMap(page);
1015                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1016                         if (compound)
1017                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1018                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1019                                 bad++;
1020                                 continue;
1021                         }
1022                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1023                 }
1024         }
1025         if (PageMappingFlags(page))
1026                 page->mapping = NULL;
1027         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1028                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1029         if (check_free)
1030                 bad += free_pages_check(page);
1031         if (bad)
1032                 return false;
1033
1034         page_cpupid_reset_last(page);
1035         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036         reset_page_owner(page, order);
1037
1038         if (!PageHighMem(page)) {
1039                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1040                                            PAGE_SIZE << order);
1041                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1042                                            PAGE_SIZE << order);
1043         }
1044         arch_free_page(page, order);
1045         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1046         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1047         kasan_free_pages(page, order);
1048
1049         return true;
1050 }
1051
1052 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1053 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1054 {
1055         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1056 }
1057
1058 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1059 {
1060         return false;
1061 }
1062 #else
1063 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1064 {
1065         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1066 }
1067
1068 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1069 {
1070         return free_pages_check(page);
1071 }
1072 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1073
1074 /*
1075  * Frees a number of pages from the PCP lists
1076  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1077  * count is the number of pages to free.
1078  *
1079  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1080  * see if this freeing clears that state.
1081  *
1082  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1083  * pinned" detection logic.
1084  */
1085 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1086                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1087 {
1088         int migratetype = 0;
1089         int batch_free = 0;
1090         unsigned long nr_scanned;
1091         bool isolated_pageblocks;
1092
1093         spin_lock(&zone->lock);
1094         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1095         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1096         if (nr_scanned)
1097                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1098
1099         while (count) {
1100                 struct page *page;
1101                 struct list_head *list;
1102
1103                 /*
1104                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1105                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1106                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1107                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1108                  * lists
1109                  */
1110                 do {
1111                         batch_free++;
1112                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1113                                 migratetype = 0;
1114                         list = &pcp->lists[migratetype];
1115                 } while (list_empty(list));
1116
1117                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1118                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1119                         batch_free = count;
1120
1121                 do {
1122                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1123
1124                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1125                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1126                         list_del(&page->lru);
1127
1128                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1129                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1130                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1131                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1132                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1133                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1134
1135                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1136                                 continue;
1137
1138                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1139                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1140                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1141         }
1142         spin_unlock(&zone->lock);
1143 }
1144
1145 static void free_one_page(struct zone *zone,
1146                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1147                                 unsigned int order,
1148                                 int migratetype)
1149 {
1150         unsigned long nr_scanned;
1151         spin_lock(&zone->lock);
1152         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1153         if (nr_scanned)
1154                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1155
1156         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1157                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1158                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1159         }
1160         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1161         spin_unlock(&zone->lock);
1162 }
1163
1164 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1165                                 unsigned long zone, int nid)
1166 {
1167         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1168         init_page_count(page);
1169         page_mapcount_reset(page);
1170         page_cpupid_reset_last(page);
1171
1172         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1173 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1174         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1175         if (!is_highmem_idx(zone))
1176                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1177 #endif
1178 }
1179
1180 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1181                                         int nid)
1182 {
1183         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1184 }
1185
1186 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1187 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1188 {
1189         pg_data_t *pgdat;
1190         int nid, zid;
1191
1192         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1193                 return;
1194
1195         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1196         pgdat = NODE_DATA(nid);
1197
1198         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1199                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1200
1201                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1202                         break;
1203         }
1204         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1205 }
1206 #else
1207 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1208 {
1209 }
1210 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1211
1212 /*
1213  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1214  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1215  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1216  * sent to the buddy page allocator.
1217  */
1218 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1219 {
1220         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1221         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1222
1223         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1224                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1225                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1226
1227                         init_reserved_page(start_pfn);
1228
1229                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1230                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1231
1232                         SetPageReserved(page);
1233                 }
1234         }
1235 }
1236
1237 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1238 {
1239         unsigned long flags;
1240         int migratetype;
1241         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1242
1243         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1244                 return;
1245
1246         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1247         local_irq_save(flags);
1248         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1249         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1250         local_irq_restore(flags);
1251 }
1252
1253 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1254 {
1255         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1256         struct page *p = page;
1257         unsigned int loop;
1258
1259         prefetchw(p);
1260         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1261                 prefetchw(p + 1);
1262                 __ClearPageReserved(p);
1263                 set_page_count(p, 0);
1264         }
1265         __ClearPageReserved(p);
1266         set_page_count(p, 0);
1267
1268         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1269         set_page_refcounted(page);
1270         __free_pages(page, order);
1271 }
1272
1273 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1274         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1275
1276 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1277
1278 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1279 {
1280         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1281         int nid;
1282
1283         spin_lock(&early_pfn_lock);
1284         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1285         if (nid < 0)
1286                 nid = first_online_node;
1287         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1288
1289         return nid;
1290 }
1291 #endif
1292
1293 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1294 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1295                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1296 {
1297         int nid;
1298
1299         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1300         if (nid >= 0 && nid != node)
1301                 return false;
1302         return true;
1303 }
1304
1305 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1306 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1307 {
1308         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1309 }
1310
1311 #else
1312
1313 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1314 {
1315         return true;
1316 }
1317 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1318                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1319 {
1320         return true;
1321 }
1322 #endif
1323
1324
1325 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1326                                                         unsigned int order)
1327 {
1328         if (early_page_uninitialised(pfn))
1329                 return;
1330         return __free_pages_boot_core(page, order);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1335  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1336  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1337  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1338  * pageblocks.
1339  *
1340  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1341  *
1342  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1343  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1344  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1345  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1346  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1347  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1348  * page in a pageblock.
1349  */
1350 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1351                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1352 {
1353         struct page *start_page;
1354         struct page *end_page;
1355
1356         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1357         end_pfn--;
1358
1359         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1360                 return NULL;
1361
1362         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1363
1364         if (page_zone(start_page) != zone)
1365                 return NULL;
1366
1367         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1368
1369         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1370         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1371                 return NULL;
1372
1373         return start_page;
1374 }
1375
1376 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1377 {
1378         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1379         unsigned long block_end_pfn;
1380
1381         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1382         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1383                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1384                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1385
1386                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1387
1388                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1389                                              block_end_pfn, zone))
1390                         return;
1391         }
1392
1393         /* We confirm that there is no hole */
1394         zone->contiguous = true;
1395 }
1396
1397 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1398 {
1399         zone->contiguous = false;
1400 }
1401
1402 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1403 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1404                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1405 {
1406         int i;
1407
1408         if (!page)
1409                 return;
1410
1411         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1412         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1413             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1414                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1415                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1416                 return;
1417         }
1418
1419         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1420                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1421                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1422                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1423         }
1424 }
1425
1426 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1427 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1428 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1429
1430 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1431 {
1432         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1433                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1434 }
1435
1436 /* Initialise remaining memory on a node */
1437 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1438 {
1439         pg_data_t *pgdat = data;
1440         int nid = pgdat->node_id;
1441         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1442         unsigned long start = jiffies;
1443         unsigned long nr_pages = 0;
1444         unsigned long walk_start, walk_end;
1445         int i, zid;
1446         struct zone *zone;
1447         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1448         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1449
1450         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1451                 pgdat_init_report_one_done();
1452                 return 0;
1453         }
1454
1455         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1456         if (!cpumask_empty(cpumask))
1457                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1458
1459         /* Sanity check boundaries */
1460         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1461         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1462         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1463
1464         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1465         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1466                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1467                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1468                         break;
1469         }
1470
1471         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1472                 unsigned long pfn, end_pfn;
1473                 struct page *page = NULL;
1474                 struct page *free_base_page = NULL;
1475                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1476                 int nr_to_free = 0;
1477
1478                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1479                 pfn = first_init_pfn;
1480                 if (pfn < walk_start)
1481                         pfn = walk_start;
1482                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1483                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1484
1485                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1486                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1487                                 goto free_range;
1488
1489                         /*
1490                          * Ensure pfn_valid is checked every
1491                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1492                          */
1493                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1494                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1495                                         page = NULL;
1496                                         goto free_range;
1497                                 }
1498                         }
1499
1500                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1501                                 page = NULL;
1502                                 goto free_range;
1503                         }
1504
1505                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1506                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1507                                 page++;
1508                         } else {
1509                                 nr_pages += nr_to_free;
1510                                 deferred_free_range(free_base_page,
1511                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1512                                 free_base_page = NULL;
1513                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1514
1515                                 page = pfn_to_page(pfn);
1516                                 cond_resched();
1517                         }
1518
1519                         if (page->flags) {
1520                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1521                                 goto free_range;
1522                         }
1523
1524                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1525                         if (!free_base_page) {
1526                                 free_base_page = page;
1527                                 free_base_pfn = pfn;
1528                                 nr_to_free = 0;
1529                         }
1530                         nr_to_free++;
1531
1532                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1533                         continue;
1534 free_range:
1535                         /* Free the current block of pages to allocator */
1536                         nr_pages += nr_to_free;
1537                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1538                                                                 nr_to_free);
1539                         free_base_page = NULL;
1540                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1541                 }
1542                 /* Free the last block of pages to allocator */
1543                 nr_pages += nr_to_free;
1544                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1545
1546                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1547         }
1548
1549         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1550         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1551
1552         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1553                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1554
1555         pgdat_init_report_one_done();
1556         return 0;
1557 }
1558 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1559
1560 void __init page_alloc_init_late(void)
1561 {
1562         struct zone *zone;
1563
1564 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1565         int nid;
1566
1567         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1568         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1569         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1570                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1571         }
1572
1573         /* Block until all are initialised */
1574         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1575
1576         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1577         files_maxfiles_init();
1578 #endif
1579
1580         for_each_populated_zone(zone)
1581                 set_zone_contiguous(zone);
1582 }
1583
1584 #ifdef CONFIG_CMA
1585 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1586 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1587 {
1588         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1589         struct page *p = page;
1590
1591         do {
1592                 __ClearPageReserved(p);
1593                 set_page_count(p, 0);
1594         } while (++p, --i);
1595
1596         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1597
1598         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1599                 i = pageblock_nr_pages;
1600                 p = page;
1601                 do {
1602                         set_page_refcounted(p);
1603                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1604                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1605                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1606         } else {
1607                 set_page_refcounted(page);
1608                 __free_pages(page, pageblock_order);
1609         }
1610
1611         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1612 }
1613 #endif
1614
1615 /*
1616  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1617  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1618  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1619  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1620  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1621  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1622  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1623  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1624  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1625  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1626  *
1627  * -- nyc
1628  */
1629 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1630         int low, int high, struct free_area *area,
1631         int migratetype)
1632 {
1633         unsigned long size = 1 << high;
1634
1635         while (high > low) {
1636                 area--;
1637                 high--;
1638                 size >>= 1;
1639                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1640
1641                 /*
1642                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1643                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1644                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1645                  * pages will stay not present in virtual address space
1646                  */
1647                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1648                         continue;
1649
1650                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1651                 area->nr_free++;
1652                 set_page_order(&page[size], high);
1653         }
1654 }
1655
1656 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1657 {
1658         const char *bad_reason = NULL;
1659         unsigned long bad_flags = 0;
1660
1661         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1662                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1663         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1664                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1665         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1666                 bad_reason = "nonzero _count";
1667         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1668                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1669                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1670                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1671                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1672                 return;
1673         }
1674         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1675                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1676                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1677         }
1678 #ifdef CONFIG_MEMCG
1679         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1680                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1681 #endif
1682         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1683 }
1684
1685 /*
1686  * This page is about to be returned from the page allocator
1687  */
1688 static inline int check_new_page(struct page *page)
1689 {
1690         if (likely(page_expected_state(page,
1691                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1692                 return 0;
1693
1694         check_new_page_bad(page);
1695         return 1;
1696 }
1697
1698 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1699 {
1700         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1701                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1702 }
1703
1704 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1705 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1706 {
1707         return false;
1708 }
1709
1710 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1711 {
1712         return check_new_page(page);
1713 }
1714 #else
1715 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1716 {
1717         return check_new_page(page);
1718 }
1719 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1720 {
1721         return false;
1722 }
1723 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1724
1725 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1726 {
1727         int i;
1728         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1729                 struct page *p = page + i;
1730
1731                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1732                         return true;
1733         }
1734
1735         return false;
1736 }
1737
1738 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1739                                 gfp_t gfp_flags)
1740 {
1741         set_page_private(page, 0);
1742         set_page_refcounted(page);
1743
1744         arch_alloc_page(page, order);
1745         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1746         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1747         kasan_alloc_pages(page, order);
1748         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1749 }
1750
1751 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1752                                                         unsigned int alloc_flags)
1753 {
1754         int i;
1755         bool poisoned = true;
1756
1757         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1758                 struct page *p = page + i;
1759                 if (poisoned)
1760                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1761         }
1762
1763         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1764
1765         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1766                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1767                         clear_highpage(page + i);
1768
1769         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1770                 prep_compound_page(page, order);
1771
1772         /*
1773          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1774          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1775          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1776          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1777          */
1778         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1779                 set_page_pfmemalloc(page);
1780         else
1781                 clear_page_pfmemalloc(page);
1782 }
1783
1784 /*
1785  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1786  * the smallest available page from the freelists
1787  */
1788 static inline
1789 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1790                                                 int migratetype)
1791 {
1792         unsigned int current_order;
1793         struct free_area *area;
1794         struct page *page;
1795
1796         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1797         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1798                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1799                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1800                                                         struct page, lru);
1801                 if (!page)
1802                         continue;
1803                 list_del(&page->lru);
1804                 rmv_page_order(page);
1805                 area->nr_free--;
1806                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1807                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1808                 return page;
1809         }
1810
1811         return NULL;
1812 }
1813
1814
1815 /*
1816  * This array describes the order lists are fallen back to when
1817  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1818  */
1819 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1820         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1821         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1822         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1823 #ifdef CONFIG_CMA
1824         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1825 #endif
1826 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1827         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1828 #endif
1829 };
1830
1831 #ifdef CONFIG_CMA
1832 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1833                                         unsigned int order)
1834 {
1835         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1836 }
1837 #else
1838 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1839                                         unsigned int order) { return NULL; }
1840 #endif
1841
1842 /*
1843  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1844  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1845  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1846  */
1847 int move_freepages(struct zone *zone,
1848                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1849                           int migratetype)
1850 {
1851         struct page *page;
1852         unsigned int order;
1853         int pages_moved = 0;
1854
1855 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1856         /*
1857          * page_zone is not safe to call in this context when
1858          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1859          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1860          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1861          * grouping pages by mobility
1862          */
1863         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1864 #endif
1865
1866         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1867                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1868                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1869
1870                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1871                         page++;
1872                         continue;
1873                 }
1874
1875                 if (!PageBuddy(page)) {
1876                         page++;
1877                         continue;
1878                 }
1879
1880                 order = page_order(page);
1881                 list_move(&page->lru,
1882                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1883                 page += 1 << order;
1884                 pages_moved += 1 << order;
1885         }
1886
1887         return pages_moved;
1888 }
1889
1890 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1891                                 int migratetype)
1892 {
1893         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1894         struct page *start_page, *end_page;
1895
1896         start_pfn = page_to_pfn(page);
1897         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1898         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1899         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1900         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1901
1902         /* Do not cross zone boundaries */
1903         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1904                 start_page = page;
1905         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1906                 return 0;
1907
1908         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1909 }
1910
1911 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1912                                         int start_order, int migratetype)
1913 {
1914         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1915
1916         while (nr_pageblocks--) {
1917                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1918                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1919         }
1920 }
1921
1922 /*
1923  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1924  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1925  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1926  *
1927  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1928  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1929  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1930  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1931  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1932  * pageblocks.
1933  */
1934 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1935 {
1936         /*
1937          * Leaving this order check is intended, although there is
1938          * relaxed order check in next check. The reason is that
1939          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1940          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1941          * so could be changed anytime.
1942          */
1943         if (order >= pageblock_order)
1944                 return true;
1945
1946         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1947                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1948                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1949                 page_group_by_mobility_disabled)
1950                 return true;
1951
1952         return false;
1953 }
1954
1955 /*
1956  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1957  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1958  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1959  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1960  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1961  */
1962 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1963                                                           int start_type)
1964 {
1965         unsigned int current_order = page_order(page);
1966         int pages;
1967
1968         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1969         if (current_order >= pageblock_order) {
1970                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1971                 return;
1972         }
1973
1974         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1975
1976         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1977         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1978                         page_group_by_mobility_disabled)
1979                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1984  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1985  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1986  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1987  */
1988 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1989                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1990 {
1991         int i;
1992         int fallback_mt;
1993
1994         if (area->nr_free == 0)
1995                 return -1;
1996
1997         *can_steal = false;
1998         for (i = 0;; i++) {
1999                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2000                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2001                         break;
2002
2003                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2004                         continue;
2005
2006                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2007                         *can_steal = true;
2008
2009                 if (!only_stealable)
2010                         return fallback_mt;
2011
2012                 if (*can_steal)
2013                         return fallback_mt;
2014         }
2015
2016         return -1;
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2021  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2022  */
2023 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2024                                 unsigned int alloc_order)
2025 {
2026         int mt;
2027         unsigned long max_managed, flags;
2028
2029         /*
2030          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2031          * Check is race-prone but harmless.
2032          */
2033         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2034         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2035                 return;
2036
2037         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2038
2039         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2040         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2041                 goto out_unlock;
2042
2043         /* Yoink! */
2044         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2045         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2046                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2047                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2048                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2049                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2050         }
2051
2052 out_unlock:
2053         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2054 }
2055
2056 /*
2057  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2058  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2059  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2060  * to recover from than an OOM.
2061  */
2062 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
2063 {
2064         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2065         unsigned long flags;
2066         struct zoneref *z;
2067         struct zone *zone;
2068         struct page *page;
2069         int order;
2070
2071         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2072                                                                 ac->nodemask) {
2073                 /* Preserve at least one pageblock */
2074                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2075                         continue;
2076
2077                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2078                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2079                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2080
2081                         page = list_first_entry_or_null(
2082                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2083                                         struct page, lru);
2084                         if (!page)
2085                                 continue;
2086
2087                         /*
2088                          * It should never happen but changes to locking could
2089                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
2090                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
2091                          * and watch for underflows.
2092                          */
2093                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
2094                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2095
2096                         /*
2097                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2098                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2099                          * is doing the work and needs the pages. More
2100                          * importantly, if the block was always converted to
2101                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2102                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2103                          * may increase.
2104                          */
2105                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2106                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2107                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2108                         return;
2109                 }
2110                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2111         }
2112 }
2113
2114 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2115 static inline struct page *
2116 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2117 {
2118         struct free_area *area;
2119         unsigned int current_order;
2120         struct page *page;
2121         int fallback_mt;
2122         bool can_steal;
2123
2124         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2125         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2126                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2127                                 --current_order) {
2128                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2129                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2130                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2131                 if (fallback_mt == -1)
2132                         continue;
2133
2134                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2135                                                 struct page, lru);
2136                 if (can_steal)
2137                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2138
2139                 /* Remove the page from the freelists */
2140                 area->nr_free--;
2141                 list_del(&page->lru);
2142                 rmv_page_order(page);
2143
2144                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2145                                         start_migratetype);
2146                 /*
2147                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2148                  * migratetype depending on the decisions in
2149                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2150                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2151                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2152                  */
2153                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2154
2155                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2156                         start_migratetype, fallback_mt);
2157
2158                 return page;
2159         }
2160
2161         return NULL;
2162 }
2163
2164 /*
2165  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2166  * Call me with the zone->lock already held.
2167  */
2168 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2169                                 int migratetype)
2170 {
2171         struct page *page;
2172
2173         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2174         if (unlikely(!page)) {
2175                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2176                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2177
2178                 if (!page)
2179                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2180         }
2181
2182         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2183         return page;
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2188  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2189  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2190  */
2191 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2192                         unsigned long count, struct list_head *list,
2193                         int migratetype, bool cold)
2194 {
2195         int i, alloced = 0;
2196
2197         spin_lock(&zone->lock);
2198         for (i = 0; i < count; ++i) {
2199                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2200                 if (unlikely(page == NULL))
2201                         break;
2202
2203                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2204                         continue;
2205
2206                 /*
2207                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2208                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2209                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2210                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2211                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2212                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2213                  * properly.
2214                  */
2215                 if (likely(!cold))
2216                         list_add(&page->lru, list);
2217                 else
2218                         list_add_tail(&page->lru, list);
2219                 list = &page->lru;
2220                 alloced++;
2221                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2222                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2223                                               -(1 << order));
2224         }
2225
2226         /*
2227          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2228          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2229          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2230          * pages added to the pcp list.
2231          */
2232         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2233         spin_unlock(&zone->lock);
2234         return alloced;
2235 }
2236
2237 #ifdef CONFIG_NUMA
2238 /*
2239  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2240  * currently executing processor on remote nodes after they have
2241  * expired.
2242  *
2243  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2244  * a single processor.
2245  */
2246 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2247 {
2248         unsigned long flags;
2249         int to_drain, batch;
2250
2251         local_irq_save(flags);
2252         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2253         to_drain = min(pcp->count, batch);
2254         if (to_drain > 0) {
2255                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2256                 pcp->count -= to_drain;
2257         }
2258         local_irq_restore(flags);
2259 }
2260 #endif
2261
2262 /*
2263  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2264  *
2265  * The processor must either be the current processor and the
2266  * thread pinned to the current processor or a processor that
2267  * is not online.
2268  */
2269 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2270 {
2271         unsigned long flags;
2272         struct per_cpu_pageset *pset;
2273         struct per_cpu_pages *pcp;
2274
2275         local_irq_save(flags);
2276         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2277
2278         pcp = &pset->pcp;
2279         if (pcp->count) {
2280                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2281                 pcp->count = 0;
2282         }
2283         local_irq_restore(flags);
2284 }
2285
2286 /*
2287  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2288  *
2289  * The processor must either be the current processor and the
2290  * thread pinned to the current processor or a processor that
2291  * is not online.
2292  */
2293 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2294 {
2295         struct zone *zone;
2296
2297         for_each_populated_zone(zone) {
2298                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2299         }
2300 }
2301
2302 /*
2303  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2304  *
2305  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2306  * the single zone's pages.
2307  */
2308 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2309 {
2310         int cpu = smp_processor_id();
2311
2312         if (zone)
2313                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2314         else
2315                 drain_pages(cpu);
2316 }
2317
2318 /*
2319  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2320  *
2321  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2322  *
2323  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2324  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2325  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2326  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2327  * before the call to on_each_cpu_mask().
2328  */
2329 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2330 {
2331         int cpu;
2332
2333         /*
2334          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2335          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2336          */
2337         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2338
2339         /*
2340          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2341          * as offline notification will cause the notified
2342          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2343          * disables preemption as part of its processing
2344          */
2345         for_each_online_cpu(cpu) {
2346                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2347                 struct zone *z;
2348                 bool has_pcps = false;
2349
2350                 if (zone) {
2351                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2352                         if (pcp->pcp.count)
2353                                 has_pcps = true;
2354                 } else {
2355                         for_each_populated_zone(z) {
2356                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2357                                 if (pcp->pcp.count) {
2358                                         has_pcps = true;
2359                                         break;
2360                                 }
2361                         }
2362                 }
2363
2364                 if (has_pcps)
2365                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2366                 else
2367                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2368         }
2369         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2370                                                                 zone, 1);
2371 }
2372
2373 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2374
2375 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2376 {
2377         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2378         unsigned long flags;
2379         unsigned int order, t;
2380         struct page *page;
2381
2382         if (zone_is_empty(zone))
2383                 return;
2384
2385         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2386
2387         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2388         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2389                 if (pfn_valid(pfn)) {
2390                         page = pfn_to_page(pfn);
2391
2392                         if (page_zone(page) != zone)
2393                                 continue;
2394
2395                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2396                                 swsusp_unset_page_free(page);
2397                 }
2398
2399         for_each_migratetype_order(order, t) {
2400                 list_for_each_entry(page,
2401                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2402                         unsigned long i;
2403
2404                         pfn = page_to_pfn(page);
2405                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2406                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2407                 }
2408         }
2409         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2410 }
2411 #endif /* CONFIG_PM */
2412
2413 /*
2414  * Free a 0-order page
2415  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2416  */
2417 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2418 {
2419         struct zone *zone = page_zone(page);
2420         struct per_cpu_pages *pcp;
2421         unsigned long flags;
2422         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2423         int migratetype;
2424
2425         if (!free_pcp_prepare(page))
2426                 return;
2427
2428         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2429         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2430         local_irq_save(flags);
2431         __count_vm_event(PGFREE);
2432
2433         /*
2434          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2435          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2436          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2437          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2438          * excessively into the page allocator
2439          */
2440         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2441                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2442                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2443                         goto out;
2444                 }
2445                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2446         }
2447
2448         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2449         if (!cold)
2450                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2451         else
2452                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2453         pcp->count++;
2454         if (pcp->count >= pcp->high) {
2455                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2456                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2457                 pcp->count -= batch;
2458         }
2459
2460 out:
2461         local_irq_restore(flags);
2462 }
2463
2464 /*
2465  * Free a list of 0-order pages
2466  */
2467 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2468 {
2469         struct page *page, *next;
2470
2471         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2472                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2473                 free_hot_cold_page(page, cold);
2474         }
2475 }
2476
2477 /*
2478  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2479  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2480  * Each sub-page must be freed individually.
2481  *
2482  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2483  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2484  */
2485 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2486 {
2487         int i;
2488
2489         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2490         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2491
2492 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2493         /*
2494          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2495          * otherwise free the whole shadow.
2496          */
2497         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2498                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2499 #endif
2500
2501         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2502                 set_page_refcounted(page + i);
2503         split_page_owner(page, order);
2504 }
2505 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2506
2507 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2508 {
2509         unsigned long watermark;
2510         struct zone *zone;
2511         int mt;
2512
2513         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2514
2515         zone = page_zone(page);
2516         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2517
2518         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2519                 /*
2520                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2521                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2522                  * watermark, because we already know our high-order page
2523                  * exists.
2524                  */
2525                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2526                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2527                         return 0;
2528
2529                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2530         }
2531
2532         /* Remove page from free list */
2533         list_del(&page->lru);
2534         zone->free_area[order].nr_free--;
2535         rmv_page_order(page);
2536
2537         /*
2538          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2539          * pageblock
2540          */
2541         if (order >= pageblock_order - 1) {
2542                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2543                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2544                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2545                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2546                                 set_pageblock_migratetype(page,
2547                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2548                 }
2549         }
2550
2551
2552         return 1UL << order;
2553 }
2554
2555 /*
2556  * Update NUMA hit/miss statistics
2557  *
2558  * Must be called with interrupts disabled.
2559  *
2560  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2561  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2562  * memory on behalf of other processes.
2563  */
2564 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2565                                                                 gfp_t flags)
2566 {
2567 #ifdef CONFIG_NUMA
2568         int local_nid = numa_node_id();
2569         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2570
2571         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2572                 local_stat = NUMA_OTHER;
2573                 local_nid = preferred_zone->node;
2574         }
2575
2576         if (z->node == local_nid) {
2577                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2578                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2579         } else {
2580                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2581                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2582         }
2583 #endif
2584 }
2585
2586 /*
2587  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2588  */
2589 static inline
2590 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2591                         struct zone *zone, unsigned int order,
2592                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2593                         int migratetype)
2594 {
2595         unsigned long flags;
2596         struct page *page;
2597         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2598
2599         if (likely(order == 0)) {
2600                 struct per_cpu_pages *pcp;
2601                 struct list_head *list;
2602
2603                 local_irq_save(flags);
2604                 do {
2605                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2606                         list = &pcp->lists[migratetype];
2607                         if (list_empty(list)) {
2608                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2609                                                 pcp->batch, list,
2610                                                 migratetype, cold);
2611                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2612                                         goto failed;
2613                         }
2614
2615                         if (cold)
2616                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2617                         else
2618                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2619
2620                         list_del(&page->lru);
2621                         pcp->count--;
2622
2623                 } while (check_new_pcp(page));
2624         } else {
2625                 /*
2626                  * We most definitely don't want callers attempting to
2627                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2628                  */
2629                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2630                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2631
2632                 do {
2633                         page = NULL;
2634                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2635                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2636                                 if (page)
2637                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2638                         }
2639                         if (!page)
2640                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2641                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2642                 spin_unlock(&zone->lock);
2643                 if (!page)
2644                         goto failed;
2645                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2646                                           get_pcppage_migratetype(page));
2647         }
2648
2649         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2650         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2651         local_irq_restore(flags);
2652
2653         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2654         return page;
2655
2656 failed:
2657         local_irq_restore(flags);
2658         return NULL;
2659 }
2660
2661 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2662
2663 static struct {
2664         struct fault_attr attr;
2665
2666         bool ignore_gfp_highmem;
2667         bool ignore_gfp_reclaim;
2668         u32 min_order;
2669 } fail_page_alloc = {
2670         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2671         .ignore_gfp_reclaim = true,
2672         .ignore_gfp_highmem = true,
2673         .min_order = 1,
2674 };
2675
2676 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2677 {
2678         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2679 }
2680 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2681
2682 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2683 {
2684         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2685                 return false;
2686         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2687                 return false;
2688         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2689                 return false;
2690         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2691                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2692                 return false;
2693
2694         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2695 }
2696
2697 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2698
2699 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2700 {
2701         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2702         struct dentry *dir;
2703
2704         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2705                                         &fail_page_alloc.attr);
2706         if (IS_ERR(dir))
2707                 return PTR_ERR(dir);
2708
2709         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2710                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2711                 goto fail;
2712         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2713                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2714                 goto fail;
2715         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2716                                 &fail_page_alloc.min_order))
2717                 goto fail;
2718
2719         return 0;
2720 fail:
2721         debugfs_remove_recursive(dir);
2722
2723         return -ENOMEM;
2724 }
2725
2726 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2727
2728 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2729
2730 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2731
2732 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2733 {
2734         return false;
2735 }
2736
2737 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2738
2739 /*
2740  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2741  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2742  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2743  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2744  */
2745 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2746                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2747                          long free_pages)
2748 {
2749         long min = mark;
2750         int o;
2751         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2752
2753         /* free_pages may go negative - that's OK */
2754         free_pages -= (1 << order) - 1;
2755
2756         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2757                 min -= min / 2;
2758
2759         /*
2760          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2761          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2762          * atomic reserve but it avoids a search.
2763          */
2764         if (likely(!alloc_harder))
2765                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2766         else
2767                 min -= min / 4;
2768
2769 #ifdef CONFIG_CMA
2770         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2771         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2772                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2773 #endif
2774
2775         /*
2776          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2777          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2778          * even if a suitable page happened to be free.
2779          */
2780         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2781                 return false;
2782
2783         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2784         if (!order)
2785                 return true;
2786
2787         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2788         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2789                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2790                 int mt;
2791
2792                 if (!area->nr_free)
2793                         continue;
2794
2795                 if (alloc_harder)
2796                         return true;
2797
2798                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2799                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2800                                 return true;
2801                 }
2802
2803 #ifdef CONFIG_CMA
2804                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2805                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2806                         return true;
2807                 }
2808 #endif
2809         }
2810         return false;
2811 }
2812
2813 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2814                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2815 {
2816         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2817                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2818 }
2819
2820 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2821                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2822 {
2823         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2824         long cma_pages = 0;
2825
2826 #ifdef CONFIG_CMA
2827         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2828         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2829                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2830 #endif
2831
2832         /*
2833          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2834          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2835          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2836          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2837          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2838          */
2839         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2840                 return true;
2841
2842         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2843                                         free_pages);
2844 }
2845
2846 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2847                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2848 {
2849         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2850
2851         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2852                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2853
2854         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2855                                                                 free_pages);
2856 }
2857
2858 #ifdef CONFIG_NUMA
2859 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2860 {
2861         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2862                                 RECLAIM_DISTANCE;
2863 }
2864 #else   /* CONFIG_NUMA */
2865 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2866 {
2867         return true;
2868 }
2869 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2870
2871 /*
2872  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2873  * a page.
2874  */
2875 static struct page *
2876 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2877                                                 const struct alloc_context *ac)
2878 {
2879         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2880         struct zone *zone;
2881         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2882
2883         /*
2884          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2885          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2886          */
2887         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2888                                                                 ac->nodemask) {
2889                 struct page *page;
2890                 unsigned long mark;
2891
2892                 if (cpusets_enabled() &&
2893                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2894                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2895                                 continue;
2896                 /*
2897                  * When allocating a page cache page for writing, we
2898                  * want to get it from a node that is within its dirty
2899                  * limit, such that no single node holds more than its
2900                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2901                  * The dirty limits take into account the node's
2902                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2903                  * should be able to balance it without having to
2904                  * write pages from its LRU list.
2905                  *
2906                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2907                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2908                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2909                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2910                  * nodes are together not big enough to reach the
2911                  * global limit.  The proper fix for these situations
2912                  * will require awareness of nodes in the
2913                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2914                  */
2915                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2916                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2917                                 continue;
2918
2919                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
2920                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
2921                                 continue;
2922                         }
2923                 }
2924
2925                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2926                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2927                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2928                         int ret;
2929
2930                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2931                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2932                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2933                                 goto try_this_zone;
2934
2935                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
2936                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2937                                 continue;
2938
2939                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
2940                         switch (ret) {
2941                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
2942                                 /* did not scan */
2943                                 continue;
2944                         case NODE_RECLAIM_FULL:
2945                                 /* scanned but unreclaimable */
2946                                 continue;
2947                         default:
2948                                 /* did we reclaim enough */
2949                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2950                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2951                                         goto try_this_zone;
2952
2953                                 continue;
2954                         }
2955                 }
2956
2957 try_this_zone:
2958                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2959                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2960                 if (page) {
2961                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
2962
2963                         /*
2964                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2965                          * if the pageblock should be reserved for the future
2966                          */
2967                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2968                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2969
2970                         return page;
2971                 }
2972         }
2973
2974         return NULL;
2975 }
2976
2977 /*
2978  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2979  * meminfo in irq context.
2980  */
2981 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2982 {
2983         bool ret = false;
2984
2985 #if NODES_SHIFT > 8
2986         ret = in_interrupt();
2987 #endif
2988         return ret;
2989 }
2990
2991 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2992                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2993                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2994
2995 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, const char *fmt, ...)
2996 {
2997         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2998         struct va_format vaf;
2999         va_list args;
3000
3001         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3002             debug_guardpage_minorder() > 0)
3003                 return;
3004
3005         /*
3006          * This documents exceptions given to allocations in certain
3007          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3008          * of allowed nodes.
3009          */
3010         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3011                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3012                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3013                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3014         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3015                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3016
3017         pr_warn("%s: ", current->comm);
3018
3019         va_start(args, fmt);
3020         vaf.fmt = fmt;
3021         vaf.va = &args;
3022         pr_cont("%pV", &vaf);
3023         va_end(args);
3024
3025         pr_cont(", mode:%#x(%pGg)\n", gfp_mask, &gfp_mask);
3026
3027         dump_stack();
3028         if (!should_suppress_show_mem())
3029                 show_mem(filter);
3030 }
3031
3032 static inline struct page *
3033 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3034         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3035 {
3036         struct oom_control oc = {
3037                 .zonelist = ac->zonelist,
3038                 .nodemask = ac->nodemask,
3039                 .memcg = NULL,
3040                 .gfp_mask = gfp_mask,
3041                 .order = order,
3042         };
3043         struct page *page;
3044
3045         *did_some_progress = 0;
3046
3047         /*
3048          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3049          * making progress for us.
3050          */
3051         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3052                 *did_some_progress = 1;
3053                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3054                 return NULL;
3055         }
3056
3057         /*
3058          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3059          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3060          * we're still under heavy pressure.
3061          */
3062         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3063                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3064         if (page)
3065                 goto out;
3066
3067         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3068                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3069                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3070                         goto out;
3071                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3072                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3073                         goto out;
3074                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3075                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3076                         goto out;
3077                 if (pm_suspended_storage())
3078                         goto out;
3079                 /*
3080                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3081                  * other request to make a forward progress.
3082                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3083                  * do much for this context but let's try it to at least get
3084                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3085                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3086                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3087                  */
3088
3089                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3090                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3091                         goto out;
3092         }
3093         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3094         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3095                 *did_some_progress = 1;
3096
3097                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3098                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3099                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3100                         /*
3101                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3102                          * are depleted
3103                          */
3104                         if (!page)
3105                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3106                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3107                 }
3108         }
3109 out:
3110         mutex_unlock(&oom_lock);
3111         return page;
3112 }
3113
3114 /*
3115  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3116  * killer is consider as the only way to move forward.
3117  */
3118 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3119
3120 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3121 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3122 static struct page *
3123 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3124                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3125                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3126 {
3127         struct page *page;
3128
3129         if (!order)
3130                 return NULL;
3131
3132         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3133         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3134                                                                         prio);
3135         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3136
3137         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3138                 return NULL;
3139
3140         /*
3141          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3142          * count a compaction stall
3143          */
3144         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3145
3146         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3147
3148         if (page) {
3149                 struct zone *zone = page_zone(page);
3150
3151                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3152                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3153                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3154                 return page;
3155         }
3156
3157         /*
3158          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3159          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3160          */
3161         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3162
3163         cond_resched();
3164
3165         return NULL;
3166 }
3167
3168 static inline bool
3169 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3170                      enum compact_result compact_result,
3171                      enum compact_priority *compact_priority,
3172                      int *compaction_retries)
3173 {
3174         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3175         int min_priority;
3176
3177         if (!order)
3178                 return false;
3179
3180         if (compaction_made_progress(compact_result))
3181                 (*compaction_retries)++;
3182
3183         /*
3184          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3185          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3186          * failure could be caused by insufficient priority
3187          */
3188         if (compaction_failed(compact_result))
3189                 goto check_priority;
3190
3191         /*
3192          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3193          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3194          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3195          * compaction.
3196          */
3197         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3198                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3199
3200         /*
3201          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3202          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3203          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3204          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3205          * would need much more detailed feedback from compaction to
3206          * make a better decision.
3207          */
3208         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3209                 max_retries /= 4;
3210         if (*compaction_retries <= max_retries)
3211                 return true;
3212
3213         /*
3214          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3215          * all retries or failed at the lower priorities.
3216          */
3217 check_priority:
3218         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3219                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3220         if (*compact_priority > min_priority) {
3221                 (*compact_priority)--;
3222                 *compaction_retries = 0;
3223                 return true;
3224         }
3225         return false;
3226 }
3227 #else
3228 static inline struct page *
3229 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3230                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3231                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3232 {
3233         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3234         return NULL;
3235 }
3236
3237 static inline bool
3238 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3239                      enum compact_result compact_result,
3240                      enum compact_priority *compact_priority,
3241                      int *compaction_retries)
3242 {
3243         struct zone *zone;
3244         struct zoneref *z;
3245
3246         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3247                 return false;
3248
3249         /*
3250          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3251          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3252          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3253          * watermarks are OK.
3254          */
3255         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3256                                         ac->nodemask) {
3257                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3258                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3259                         return true;
3260         }
3261         return false;
3262 }
3263 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3264
3265 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3266 static int
3267 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3268                                         const struct alloc_context *ac)
3269 {
3270         struct reclaim_state reclaim_state;
3271         int progress;
3272
3273         cond_resched();
3274
3275         /* We now go into synchronous reclaim */
3276         cpuset_memory_pressure_bump();
3277         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3278         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3279         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3280         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3281
3282         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3283                                                                 ac->nodemask);
3284
3285         current->reclaim_state = NULL;
3286         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3287         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3288
3289         cond_resched();
3290
3291         return progress;
3292 }
3293
3294 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3295 static inline struct page *
3296 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3297                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3298                 unsigned long *did_some_progress)
3299 {
3300         struct page *page = NULL;
3301         bool drained = false;
3302
3303         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3304         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3305                 return NULL;
3306
3307 retry:
3308         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3309
3310         /*
3311          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3312          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3313          * Shrink them them and try again
3314          */
3315         if (!page && !drained) {
3316                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3317                 drain_all_pages(NULL);
3318                 drained = true;
3319                 goto retry;
3320         }
3321
3322         return page;
3323 }
3324
3325 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3326 {
3327         struct zoneref *z;
3328         struct zone *zone;
3329         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3330
3331         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3332                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3333                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3334                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3335                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3336         }
3337 }
3338
3339 static inline unsigned int
3340 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3341 {
3342         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3343
3344         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3345         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3346
3347         /*
3348          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3349          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3350          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3351          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3352          */
3353         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3354
3355         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3356                 /*
3357                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3358                  * if it can't schedule.
3359                  */
3360                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3361                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3362                 /*
3363                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3364                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3365                  */
3366                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3367         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3368                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3369
3370 #ifdef CONFIG_CMA
3371         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3372                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3373 #endif
3374         return alloc_flags;
3375 }
3376
3377 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3378 {
3379         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3380                 return false;
3381
3382         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3383                 return true;
3384         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3385                 return true;
3386         if (!in_interrupt() &&
3387                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3388                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3389                 return true;
3390
3391         return false;
3392 }
3393
3394 /*
3395  * Maximum number of reclaim retries without any progress before OOM killer
3396  * is consider as the only way to move forward.
3397  */
3398 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
3399
3400 /*
3401  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3402  * for the given allocation request.
3403  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3404  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3405  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3406  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3407  * no_progress_loops).
3408  *
3409  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3410  */
3411 static inline bool
3412 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3413                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3414                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3415 {
3416         struct zone *zone;
3417         struct zoneref *z;
3418
3419         /*
3420          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3421          * their order will become available due to high fragmentation so
3422          * always increment the no progress counter for them
3423          */
3424         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3425                 *no_progress_loops = 0;
3426         else
3427                 (*no_progress_loops)++;
3428
3429         /*
3430          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3431          * several times in the row.
3432          */
3433         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES)
3434                 return false;
3435
3436         /*
3437          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3438          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3439          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3440          * screwed and have to go OOM.
3441          */
3442         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3443                                         ac->nodemask) {
3444                 unsigned long available;
3445                 unsigned long reclaimable;
3446
3447                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3448                 available -= DIV_ROUND_UP((*no_progress_loops) * available,
3449                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3450                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3451
3452                 /*
3453                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3454                  * available?
3455                  */
3456                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3457                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3458                         /*
3459                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3460                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3461                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3462                          * prevent from pre mature OOM
3463                          */
3464                         if (!did_some_progress) {
3465                                 unsigned long write_pending;
3466
3467                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3468                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3469
3470                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3471                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3472                                         return true;
3473                                 }
3474                         }
3475
3476                         /*
3477                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3478                          * context and the current implementation of the WQ
3479                          * concurrency control doesn't recognize that
3480                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3481                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3482                          * do a short sleep here rather than calling
3483                          * cond_resched().
3484                          */
3485                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3486                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3487                         else
3488                                 cond_resched();
3489
3490                         return true;
3491                 }
3492         }
3493
3494         return false;
3495 }
3496
3497 static inline struct page *
3498 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3499                                                 struct alloc_context *ac)
3500 {
3501         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3502         struct page *page = NULL;
3503         unsigned int alloc_flags;
3504         unsigned long did_some_progress;
3505         enum compact_priority compact_priority;
3506         enum compact_result compact_result;
3507         int compaction_retries;
3508         int no_progress_loops;
3509         unsigned long alloc_start = jiffies;
3510         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3511         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3512
3513         /*
3514          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3515          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3516          * be using allocators in order of preference for an area that is
3517          * too large.
3518          */
3519         if (order >= MAX_ORDER) {
3520                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3521                 return NULL;
3522         }
3523
3524         /*
3525          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3526          * callers that are not in atomic context.
3527          */
3528         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3529                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3530                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3531
3532 retry_cpuset:
3533         compaction_retries = 0;
3534         no_progress_loops = 0;
3535         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3536         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3537         /*
3538          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3539          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3540          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3541          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3542          */
3543         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3544                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3545         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3546                 goto nopage;
3547
3548
3549         /*
3550          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3551          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3552          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3553          */
3554         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3555
3556         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3557                 wake_all_kswapds(order, ac);
3558
3559         /*
3560          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3561          * that first
3562          */
3563         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3564         if (page)
3565                 goto got_pg;
3566
3567         /*
3568          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3569          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3570          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3571          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3572          */
3573         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3574                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3575                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3576                                                 alloc_flags, ac,
3577                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3578                                                 &compact_result);
3579                 if (page)
3580                         goto got_pg;
3581
3582                 /*
3583                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3584                  * includes THP page fault allocations
3585                  */
3586                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3587                         /*
3588                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3589                          * it is because sync compaction recently failed. If
3590                          * this is the case and the caller requested a THP
3591                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3592                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3593                          * direct reclaim.
3594                          */
3595                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3596                                 goto nopage;
3597
3598                         /*
3599                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3600                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3601                          * using async compaction.
3602                          */
3603                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3604                 }
3605         }
3606
3607 retry:
3608         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3609         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3610                 wake_all_kswapds(order, ac);
3611
3612         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3613                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3614
3615         /*
3616          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3617          * These allocations are high priority and system rather than user
3618          * orientated.
3619          */
3620         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3621                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3622                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3623                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3624         }
3625
3626         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3627         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3628         if (page)
3629                 goto got_pg;
3630
3631         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3632         if (!can_direct_reclaim) {
3633                 /*
3634                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3635                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3636                  * to fail.
3637                  */
3638                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3639                 goto nopage;
3640         }
3641
3642         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3643         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3644                 /*
3645                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3646                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3647                  * for somebody to do a work for us.
3648                  */
3649                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3650                         cond_resched();
3651                         goto retry;
3652                 }
3653                 goto nopage;
3654         }
3655
3656         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3657         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3658                 goto nopage;
3659
3660
3661         /* Try direct reclaim and then allocating */
3662         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3663                                                         &did_some_progress);
3664         if (page)
3665                 goto got_pg;
3666
3667         /* Try direct compaction and then allocating */
3668         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3669                                         compact_priority, &compact_result);
3670         if (page)
3671                 goto got_pg;
3672
3673         /* Do not loop if specifically requested */
3674         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3675                 goto nopage;
3676
3677         /*
3678          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3679          * __GFP_REPEAT
3680          */
3681         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3682                 goto nopage;
3683
3684         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3685         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3686                 warn_alloc(gfp_mask,
3687                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3688                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3689                 stall_timeout += 10 * HZ;
3690         }
3691
3692         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3693                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3694                 goto retry;
3695
3696         /*
3697          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3698          * reclaim is not able to make any progress because the current
3699          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3700          * of free memory (see __compaction_suitable)
3701          */
3702         if (did_some_progress > 0 &&
3703                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3704                                 compact_result, &compact_priority,
3705                                 &compaction_retries))
3706                 goto retry;
3707
3708         /*
3709          * It's possible we raced with cpuset update so the OOM would be
3710          * premature (see below the nopage: label for full explanation).
3711          */
3712         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3713                 goto retry_cpuset;
3714
3715         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3716         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3717         if (page)
3718                 goto got_pg;
3719
3720         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3721         if (did_some_progress) {
3722                 no_progress_loops = 0;
3723                 goto retry;
3724         }
3725
3726 nopage:
3727         /*
3728          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3729          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3730          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3731          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3732          * retry.
3733          */
3734         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3735                 goto retry_cpuset;
3736
3737         warn_alloc(gfp_mask,
3738                         "page allocation failure: order:%u", order);
3739 got_pg:
3740         return page;
3741 }
3742
3743 /*
3744  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3745  */
3746 struct page *
3747 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3748                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3749 {
3750         struct page *page;
3751         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3752         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3753         struct alloc_context ac = {
3754                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3755                 .zonelist = zonelist,
3756                 .nodemask = nodemask,
3757                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3758         };
3759
3760         if (cpusets_enabled()) {
3761                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3762                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3763                 if (!ac.nodemask)
3764                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3765         }
3766
3767         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3768
3769         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3770
3771         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3772
3773         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3774                 return NULL;
3775
3776         /*
3777          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3778          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3779          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3780          */
3781         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3782                 return NULL;
3783
3784         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3785                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3786
3787         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3788         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3789
3790         /*
3791          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3792          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3793          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3794          */
3795         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3796                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3797         if (!ac.preferred_zoneref->zone) {
3798                 page = NULL;
3799                 /*
3800                  * This might be due to race with cpuset_current_mems_allowed
3801                  * update, so make sure we retry with original nodemask in the
3802                  * slow path.
3803                  */
3804                 goto no_zone;
3805         }
3806
3807         /* First allocation attempt */
3808         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3809         if (likely(page))
3810                 goto out;
3811
3812 no_zone:
3813         /*
3814          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3815          * because I/O on the device might not complete.
3816          */
3817         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3818         ac.spread_dirty_pages = false;
3819
3820         /*
3821          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3822          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3823          */
3824         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
3825                 ac.nodemask = nodemask;
3826
3827         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3828
3829 out:
3830         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3831             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3832                 __free_pages(page, order);
3833                 page = NULL;
3834         }
3835
3836         if (kmemcheck_enabled && page)
3837                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3838
3839         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3840
3841         return page;
3842 }
3843 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3844
3845 /*
3846  * Common helper functions.
3847  */
3848 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3849 {
3850         struct page *page;
3851
3852         /*
3853          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3854          * a highmem page
3855          */
3856         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3857
3858         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3859         if (!page)
3860                 return 0;
3861         return (unsigned long) page_address(page);
3862 }
3863 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3864
3865 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3866 {
3867         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3868 }
3869 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3870
3871 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3872 {
3873         if (put_page_testzero(page)) {
3874                 if (order == 0)
3875                         free_hot_cold_page(page, false);
3876                 else
3877                         __free_pages_ok(page, order);
3878         }
3879 }
3880
3881 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3882
3883 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3884 {
3885         if (addr != 0) {
3886                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3887                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3888         }
3889 }
3890
3891 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3892
3893 /*
3894  * Page Fragment:
3895  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3896  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3897  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3898  *
3899  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3900  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3901  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3902  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3903  */
3904 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3905                                        gfp_t gfp_mask)
3906 {
3907         struct page *page = NULL;
3908         gfp_t gfp = gfp_mask;
3909
3910 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3911         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3912                     __GFP_NOMEMALLOC;
3913         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3914                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3915         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3916 #endif
3917         if (unlikely(!page))
3918                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3919
3920         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3921
3922         return page;
3923 }
3924
3925 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3926                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3927 {
3928         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3929         struct page *page;
3930         int offset;
3931
3932         if (unlikely(!nc->va)) {
3933 refill:
3934                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3935                 if (!page)
3936                         return NULL;
3937
3938 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3939                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3940                 size = nc->size;
3941 #endif
3942                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3943                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3944                  */
3945                 page_ref_add(page, size - 1);
3946
3947                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3948                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3949                 nc->pagecnt_bias = size;
3950                 nc->offset = size;
3951         }
3952
3953         offset = nc->offset - fragsz;
3954         if (unlikely(offset < 0)) {
3955                 page = virt_to_page(nc->va);
3956
3957                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3958                         goto refill;
3959
3960 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3961                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3962                 size = nc->size;
3963 #endif
3964                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3965                 set_page_count(page, size);
3966
3967                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3968                 nc->pagecnt_bias = size;
3969                 offset = size - fragsz;
3970         }
3971
3972         nc->pagecnt_bias--;
3973         nc->offset = offset;
3974
3975         return nc->va + offset;
3976 }
3977 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3978
3979 /*
3980  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3981  */
3982 void __free_page_frag(void *addr)
3983 {
3984         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3985
3986         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3987                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3988 }
3989 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3990
3991 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3992                 size_t size)
3993 {
3994         if (addr) {
3995                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3996                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3997
3998                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3999                 while (used < alloc_end) {
4000                         free_page(used);
4001                         used += PAGE_SIZE;
4002                 }
4003         }
4004         return (void *)addr;
4005 }
4006
4007 /**
4008  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4009  * @size: the number of bytes to allocate
4010  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4011  *
4012  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4013  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4014  * allocate memory in power-of-two pages.
4015  *
4016  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4017  *
4018  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4019  */
4020 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4021 {
4022         unsigned int order = get_order(size);
4023         unsigned long addr;
4024
4025         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4026         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4027 }
4028 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4029
4030 /**
4031  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4032  *                         pages on a node.
4033  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4034  * @size: the number of bytes to allocate
4035  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4036  *
4037  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4038  * back.
4039  */
4040 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4041 {
4042         unsigned int order = get_order(size);
4043         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4044         if (!p)
4045                 return NULL;
4046         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4047 }
4048
4049 /**
4050  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4051  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4052  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4053  *
4054  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4055  */
4056 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4057 {
4058         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4059         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4060
4061         while (addr < end) {
4062                 free_page(addr);
4063                 addr += PAGE_SIZE;
4064         }
4065 }
4066 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4067
4068 /**
4069  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4070  * @offset: The zone index of the highest zone
4071  *
4072  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4073  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4074  * zone, the number of pages is calculated as:
4075  *     managed_pages - high_pages
4076  */
4077 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4078 {
4079         struct zoneref *z;
4080         struct zone *zone;
4081
4082         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4083         unsigned long sum = 0;
4084
4085         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4086
4087         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4088                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4089                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4090                 if (size > high)
4091                         sum += size - high;
4092         }
4093
4094         return sum;
4095 }
4096
4097 /**
4098  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4099  *
4100  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4101  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4102  */
4103 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4104 {
4105         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4106 }
4107 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4108
4109 /**
4110  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4111  *
4112  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4113  * high watermark within all zones.
4114  */
4115 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4116 {
4117         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4118 }
4119
4120 static inline void show_node(struct zone *zone)
4121 {
4122         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4123                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4124 }
4125
4126 long si_mem_available(void)
4127 {
4128         long available;
4129         unsigned long pagecache;
4130         unsigned long wmark_low = 0;
4131         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4132         struct zone *zone;
4133         int lru;
4134
4135         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4136                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4137
4138         for_each_zone(zone)
4139                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4140
4141         /*
4142          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4143          * without causing swapping.
4144          */
4145         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4146
4147         /*
4148          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4149          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4150          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4151          */
4152         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4153         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4154         available += pagecache;
4155
4156         /*
4157          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4158          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4159          */
4160         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4161                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4162
4163         if (available < 0)
4164                 available = 0;
4165         return available;
4166 }
4167 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4168
4169 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4170 {
4171         val->totalram = totalram_pages;
4172         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4173         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4174         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4175         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4176         val->freehigh = nr_free_highpages();
4177         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4178 }
4179
4180 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4181
4182 #ifdef CONFIG_NUMA
4183 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4184 {
4185         int zone_type;          /* needs to be signed */
4186         unsigned long managed_pages = 0;
4187         unsigned long managed_highpages = 0;
4188         unsigned long free_highpages = 0;
4189         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4190
4191         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4192                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4193         val->totalram = managed_pages;
4194         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4195         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4196 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4197         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4198                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4199
4200                 if (is_highmem(zone)) {
4201                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4202                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4203                 }
4204         }
4205         val->totalhigh = managed_highpages;
4206         val->freehigh = free_highpages;
4207 #else
4208         val->totalhigh = managed_highpages;
4209         val->freehigh = free_highpages;
4210 #endif
4211         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4212 }
4213 #endif
4214
4215 /*
4216  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4217  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4218  */
4219 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4220 {
4221         bool ret = false;
4222         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4223
4224         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4225                 goto out;
4226
4227         do {
4228                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4229                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4230         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4231 out:
4232         return ret;
4233 }
4234
4235 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4236
4237 static void show_migration_types(unsigned char type)
4238 {
4239         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4240                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4241                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4242                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4243                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4244 #ifdef CONFIG_CMA
4245                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4246 #endif
4247 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4248                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4249 #endif
4250         };
4251         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4252         char *p = tmp;
4253         int i;
4254
4255         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4256                 if (type & (1 << i))
4257                         *p++ = types[i];
4258         }
4259
4260         *p = '\0';
4261         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4262 }
4263
4264 /*
4265  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4266  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4267  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4268  *
4269  * Bits in @filter:
4270  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4271  *   cpuset.
4272  */
4273 void show_free_areas(unsigned int filter)
4274 {
4275         unsigned long free_pcp = 0;
4276         int cpu;
4277         struct zone *zone;
4278         pg_data_t *pgdat;
4279
4280         for_each_populated_zone(zone) {
4281                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4282                         continue;
4283
4284                 for_each_online_cpu(cpu)
4285                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4286         }
4287
4288         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4289                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4290                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4291                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4292                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4293                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4294                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4295                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4296                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4297                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4298                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4299                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4300                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4301                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4302                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4303                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4304                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4305                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4306                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4307                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4308                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4309                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4310                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4311                 free_pcp,
4312                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4313
4314         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4315                 printk("Node %d"
4316                         " active_anon:%lukB"
4317                         " inactive_anon:%lukB"
4318                         " active_file:%lukB"
4319                         " inactive_file:%lukB"
4320                         " unevictable:%lukB"
4321                         " isolated(anon):%lukB"
4322                         " isolated(file):%lukB"
4323                         " mapped:%lukB"
4324                         " dirty:%lukB"
4325                         " writeback:%lukB"
4326                         " shmem:%lukB"
4327 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4328                         " shmem_thp: %lukB"
4329                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4330                         " anon_thp: %lukB"
4331 #endif
4332                         " writeback_tmp:%lukB"
4333                         " unstable:%lukB"
4334                         " pages_scanned:%lu"
4335                         " all_unreclaimable? %s"
4336                         "\n",
4337                         pgdat->node_id,
4338                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4339                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4340                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4341                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4342                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4343                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4344                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4345                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4346                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4347                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4348 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4349                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4350                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4351                                         * HPAGE_PMD_NR),
4352                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4353 #endif
4354                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4355                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4356                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4357                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4358                         !pgdat_reclaimable(pgdat) ? "yes" : "no");
4359         }
4360
4361         for_each_populated_zone(zone) {
4362                 int i;
4363
4364                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4365                         continue;
4366
4367                 free_pcp = 0;
4368                 for_each_online_cpu(cpu)
4369                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4370
4371                 show_node(zone);
4372                 printk(KERN_CONT
4373                         "%s"
4374                         " free:%lukB"
4375                         " min:%lukB"
4376                         " low:%lukB"
4377                         " high:%lukB"
4378                         " active_anon:%lukB"
4379                         " inactive_anon:%lukB"
4380                         " active_file:%lukB"
4381                         " inactive_file:%lukB"
4382                         " unevictable:%lukB"
4383                         " writepending:%lukB"
4384                         " present:%lukB"
4385                         " managed:%lukB"
4386                         " mlocked:%lukB"
4387                         " slab_reclaimable:%lukB"
4388                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4389                         " kernel_stack:%lukB"
4390                         " pagetables:%lukB"
4391                         " bounce:%lukB"
4392                         " free_pcp:%lukB"
4393                         " local_pcp:%ukB"
4394                         " free_cma:%lukB"
4395                         "\n",
4396                         zone->name,
4397                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4398                         K(min_wmark_pages(zone)),
4399                         K(low_wmark_pages(zone)),
4400                         K(high_wmark_pages(zone)),
4401                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4402                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4403                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4404                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4405                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4406                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4407                         K(zone->present_pages),
4408                         K(zone->managed_pages),
4409                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4410                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4411                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4412                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4413                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4414                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4415                         K(free_pcp),
4416                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4417                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4418                 printk("lowmem_reserve[]:");
4419                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4420                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4421                 printk(KERN_CONT "\n");
4422         }
4423
4424         for_each_populated_zone(zone) {
4425                 unsigned int order;
4426                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4427                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4428
4429                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4430                         continue;
4431                 show_node(zone);
4432                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4433
4434                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4435                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4436                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4437                         int type;
4438
4439                         nr[order] = area->nr_free;
4440                         total += nr[order] << order;
4441
4442                         types[order] = 0;
4443                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4444                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4445                                         types[order] |= 1 << type;
4446                         }
4447                 }
4448                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4449                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4450                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4451                                nr[order], K(1UL) << order);
4452                         if (nr[order])
4453                                 show_migration_types(types[order]);
4454                 }
4455                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4456         }
4457
4458         hugetlb_show_meminfo();
4459
4460         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4461
4462         show_swap_cache_info();
4463 }
4464
4465 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4466 {
4467         zoneref->zone = zone;
4468         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4469 }
4470
4471 /*
4472  * Builds allocation fallback zone lists.
4473  *
4474  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4475  */
4476 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4477                                 int nr_zones)
4478 {
4479         struct zone *zone;
4480         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4481
4482         do {
4483                 zone_type--;
4484                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4485                 if (managed_zone(zone)) {
4486                         zoneref_set_zone(zone,
4487                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4488                         check_highest_zone(zone_type);
4489                 }
4490         } while (zone_type);
4491
4492         return nr_zones;
4493 }
4494
4495
4496 /*
4497  *  zonelist_order:
4498  *  0 = automatic detection of better ordering.
4499  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4500  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4501  *
4502  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4503  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4504  */
4505 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4506 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4507 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4508
4509 /* zonelist order in the kernel.
4510  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4511  */
4512 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4513 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4514
4515
4516 #ifdef CONFIG_NUMA
4517 /* The value user specified ....changed by config */
4518 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4519 /* string for sysctl */
4520 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4521 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4522
4523 /*
4524  * interface for configure zonelist ordering.
4525  * command line option "numa_zonelist_order"
4526  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4527  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4528  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4529  */
4530
4531 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4532 {
4533         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4534                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4535         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4536                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4537         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4538                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4539         } else {
4540                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4541                 return -EINVAL;
4542         }
4543         return 0;
4544 }
4545
4546 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4547 {
4548         int ret;
4549
4550         if (!s)
4551                 return 0;
4552
4553         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4554         if (ret == 0)
4555                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4556
4557         return ret;
4558 }
4559 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4560
4561 /*
4562  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4563  */
4564 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4565                 void __user *buffer, size_t *length,
4566                 loff_t *ppos)
4567 {
4568         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4569         int ret;
4570         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4571
4572         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4573         if (write) {
4574                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4575                         ret = -EINVAL;
4576                         goto out;
4577                 }
4578                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4579         }
4580         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4581         if (ret)
4582                 goto out;
4583         if (write) {
4584                 int oldval = user_zonelist_order;
4585
4586                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4587                 if (ret) {
4588                         /*
4589                          * bogus value.  restore saved string
4590                          */
4591                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4592                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4593                         user_zonelist_order = oldval;
4594                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4595                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4596                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4597                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4598                 }
4599         }
4600 out:
4601         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4602         return ret;
4603 }
4604
4605
4606 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4607 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4608
4609 /**
4610  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4611  * @node: node whose fallback list we're appending
4612  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4613  *
4614  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4615  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4616  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4617  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4618  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4619  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4620  * on them otherwise.
4621  * It returns -1 if no node is found.
4622  */
4623 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4624 {
4625         int n, val;
4626         int min_val = INT_MAX;
4627         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4628         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4629
4630         /* Use the local node if we haven't already */
4631         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4632                 node_set(node, *used_node_mask);
4633                 return node;
4634         }
4635
4636         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4637
4638                 /* Don't want a node to appear more than once */
4639                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4640                         continue;
4641
4642                 /* Use the distance array to find the distance */
4643                 val = node_distance(node, n);
4644
4645                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4646                 val += (n < node);
4647
4648                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4649                 tmp = cpumask_of_node(n);
4650                 if (!cpumask_empty(tmp))
4651                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4652
4653                 /* Slight preference for less loaded node */
4654                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4655                 val += node_load[n];
4656
4657                 if (val < min_val) {
4658                         min_val = val;
4659                         best_node = n;
4660                 }
4661         }
4662
4663         if (best_node >= 0)
4664                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4665
4666         return best_node;
4667 }
4668
4669
4670 /*
4671  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4672  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4673  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4674  */
4675 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4676 {
4677         int j;
4678         struct zonelist *zonelist;
4679
4680         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4681         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4682                 ;
4683         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4684         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4685         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4686 }
4687
4688 /*
4689  * Build gfp_thisnode zonelists
4690  */
4691 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4692 {
4693         int j;
4694         struct zonelist *zonelist;
4695
4696         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4697         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4698         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4699         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4700 }
4701
4702 /*
4703  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4704  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4705  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4706  * may still exist in local DMA zone.
4707  */
4708 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4709
4710 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4711 {
4712         int pos, j, node;
4713         int zone_type;          /* needs to be signed */
4714         struct zone *z;
4715         struct zonelist *zonelist;
4716
4717         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4718         pos = 0;
4719         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4720                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4721                         node = node_order[j];
4722                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4723                         if (managed_zone(z)) {
4724                                 zoneref_set_zone(z,
4725                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4726                                 check_highest_zone(zone_type);
4727                         }
4728                 }
4729         }
4730         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4731         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4732 }
4733
4734 #if defined(CONFIG_64BIT)
4735 /*
4736  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4737  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4738  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4739  */
4740 static int default_zonelist_order(void)
4741 {
4742         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4743 }
4744 #else
4745 /*
4746  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4747  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4748  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4749  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4750  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4751  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4752  */
4753 static int default_zonelist_order(void)
4754 {
4755         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4756 }
4757 #endif /* CONFIG_64BIT */
4758
4759 static void set_zonelist_order(void)
4760 {
4761         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4762                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4763         else
4764                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4765 }
4766
4767 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4768 {
4769         int i, node, load;
4770         nodemask_t used_mask;
4771         int local_node, prev_node;
4772         struct zonelist *zonelist;
4773         unsigned int order = current_zonelist_order;
4774
4775         /* initialize zonelists */
4776         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4777                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4778                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4779                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4780         }
4781
4782         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4783         local_node = pgdat->node_id;
4784         load = nr_online_nodes;
4785         prev_node = local_node;
4786         nodes_clear(used_mask);
4787
4788         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4789         i = 0;
4790
4791         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4792                 /*
4793                  * We don't want to pressure a particular node.
4794                  * So adding penalty to the first node in same
4795                  * distance group to make it round-robin.
4796                  */
4797                 if (node_distance(local_node, node) !=
4798                     node_distance(local_node, prev_node))
4799                         node_load[node] = load;
4800
4801                 prev_node = node;
4802                 load--;
4803                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4804                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4805                 else
4806                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4807         }
4808
4809         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4810                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4811                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4812         }
4813
4814         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4815 }
4816
4817 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4818 /*
4819  * Return node id of node used for "local" allocations.
4820  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4821  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4822  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4823  */
4824 int local_memory_node(int node)
4825 {
4826         struct zoneref *z;
4827
4828         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4829                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4830                                    NULL);
4831         return z->zone->node;
4832 }
4833 #endif
4834
4835 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4836 static void setup_min_slab_ratio(void);
4837 #else   /* CONFIG_NUMA */
4838
4839 static void set_zonelist_order(void)
4840 {
4841         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4842 }
4843
4844 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4845 {
4846         int node, local_node;
4847         enum zone_type j;
4848         struct zonelist *zonelist;
4849
4850         local_node = pgdat->node_id;
4851
4852         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4853         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4854
4855         /*
4856          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4857          * of all the other nodes.
4858          * We don't want to pressure a particular node, so when
4859          * building the zones for node N, we make sure that the
4860          * zones coming right after the local ones are those from
4861          * node N+1 (modulo N)
4862          */
4863         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4864                 if (!node_online(node))
4865                         continue;
4866                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4867         }
4868         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4869                 if (!node_online(node))
4870                         continue;
4871                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4872         }
4873
4874         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4875         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4876 }
4877
4878 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4879
4880 /*
4881  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4882  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4883  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4884  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4885  * with interrupts disabled.
4886  *
4887  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4888  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4889  * hotplugged processors.
4890  *
4891  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4892  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4893  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4894  */
4895 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4896 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4897 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4898
4899 /*
4900  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4901  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4902  */
4903 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4904
4905 /* return values int ....just for stop_machine() */
4906 static int __build_all_zonelists(void *data)
4907 {
4908         int nid;
4909         int cpu;
4910         pg_data_t *self = data;
4911
4912 #ifdef CONFIG_NUMA
4913         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4914 #endif
4915
4916         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4917                 build_zonelists(self);
4918         }
4919
4920         for_each_online_node(nid) {
4921                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4922
4923                 build_zonelists(pgdat);
4924         }
4925
4926         /*
4927          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4928          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4929          * each zone will be allocated later when the per cpu
4930          * allocator is available.
4931          *
4932          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4933          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4934          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4935          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4936          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4937          * (a chicken-egg dilemma).
4938          */
4939         for_each_possible_cpu(cpu) {
4940                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4941
4942 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4943                 /*
4944                  * We now know the "local memory node" for each node--
4945                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4946                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4947                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4948                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4949                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4950                  */
4951                 if (cpu_online(cpu))
4952                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4953 #endif
4954         }
4955
4956         return 0;
4957 }
4958
4959 static noinline void __init
4960 build_all_zonelists_init(void)
4961 {
4962         __build_all_zonelists(NULL);
4963         mminit_verify_zonelist();
4964         cpuset_init_current_mems_allowed();
4965 }
4966
4967 /*
4968  * Called with zonelists_mutex held always
4969  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4970  *
4971  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4972  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4973  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4974  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4975  */
4976 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4977 {
4978         set_zonelist_order();
4979
4980         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4981                 build_all_zonelists_init();
4982         } else {
4983 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4984                 if (zone)
4985                         setup_zone_pageset(zone);
4986 #endif
4987                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4988                    of zonelist */
4989                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4990                 /* cpuset refresh routine should be here */
4991         }
4992         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4993         /*
4994          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4995          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4996          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4997          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4998          * disabled and enable it later
4999          */
5000         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5001                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5002         else
5003                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5004
5005         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5006                 nr_online_nodes,
5007                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5008                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5009                 vm_total_pages);
5010 #ifdef CONFIG_NUMA
5011         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5012 #endif
5013 }
5014
5015 /*
5016  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5017  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5018  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5019  */
5020 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5021                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5022 {
5023         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5024         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5025         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5026         unsigned long pfn;
5027         unsigned long nr_initialised = 0;
5028 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5029         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5030 #endif
5031
5032         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5033                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5034
5035         /*
5036          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5037          * memory
5038          */
5039         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5040                 start_pfn += altmap->reserve;
5041
5042         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5043                 /*
5044                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5045                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5046                  */
5047                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5048                         goto not_early;
5049
5050                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5051                         continue;
5052                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5053                         continue;
5054                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5055                         break;
5056
5057 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5058                 /*
5059                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5060                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5061                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5062                  */
5063                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5064                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5065                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5066                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5067                                                 break;
5068                                 r = tmp;
5069                         }
5070                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5071                             memblock_is_mirror(r)) {
5072                                 /* already initialized as NORMAL */
5073                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5074                                 continue;
5075                         }
5076                 }
5077 #endif
5078
5079 not_early:
5080                 /*
5081                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5082                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5083                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5084                  * the address space during boot when many long-lived
5085                  * kernel allocations are made.
5086                  *
5087                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5088                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5089                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5090                  * pfn out of zone.
5091                  */
5092                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5093                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5094
5095                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5096                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5097                 } else {
5098                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5099                 }
5100         }
5101 }
5102
5103 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5104 {
5105         unsigned int order, t;
5106         for_each_migratetype_order(order, t) {
5107                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5108                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5109         }
5110 }
5111
5112 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5113 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5114         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5115 #endif
5116
5117 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5118 {
5119 #ifdef CONFIG_MMU
5120         int batch;
5121
5122         /*
5123          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5124          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5125          *
5126          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5127          */
5128         batch = zone->managed_pages / 1024;
5129         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5130                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5131         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5132         if (batch < 1)
5133                 batch = 1;
5134
5135         /*
5136          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5137          * of 2 value was found to be more likely to have
5138          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5139          *
5140          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5141          * batches of pages, one task can end up with a lot
5142          * of pages of one half of the possible page colors
5143          * and the other with pages of the other colors.
5144          */
5145         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5146
5147         return batch;
5148
5149 #else
5150         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5151          * conditions.
5152          *
5153          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5154          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5155          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5156          *
5157          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5158          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5159          * can be a significant delay between the individual batches being
5160          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5161          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5162          */
5163         return 0;
5164 #endif
5165 }
5166
5167 /*
5168  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5169  * ->batch must never be higher then ->high.
5170  * The following function updates them in a safe manner without read side
5171  * locking.
5172  *
5173  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5174  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5175  *
5176  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5177  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5178  * exist).
5179  */
5180 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5181                 unsigned long batch)
5182 {
5183        /* start with a fail safe value for batch */
5184         pcp->batch = 1;
5185         smp_wmb();
5186
5187        /* Update high, then batch, in order */
5188         pcp->high = high;
5189         smp_wmb();
5190
5191         pcp->batch = batch;
5192 }
5193
5194 /* a companion to pageset_set_high() */
5195 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5196 {
5197         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5198 }
5199
5200 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5201 {
5202         struct per_cpu_pages *pcp;
5203         int migratetype;
5204
5205         memset(p, 0, sizeof(*p));
5206
5207         pcp = &p->pcp;
5208         pcp->count = 0;
5209         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5210                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5211 }
5212
5213 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5214 {
5215         pageset_init(p);
5216         pageset_set_batch(p, batch);
5217 }
5218
5219 /*
5220  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5221  * to the value high for the pageset p.
5222  */
5223 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5224                                 unsigned long high)
5225 {
5226         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5227         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5228                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5229
5230         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5231 }
5232
5233 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5234                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5235 {
5236         if (percpu_pagelist_fraction)
5237                 pageset_set_high(pcp,
5238                         (zone->managed_pages /
5239                                 percpu_pagelist_fraction));
5240         else
5241                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5242 }
5243
5244 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5245 {
5246         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5247
5248         pageset_init(pcp);
5249         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5250 }
5251
5252 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5253 {
5254         int cpu;
5255         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5256         for_each_possible_cpu(cpu)
5257                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5258 }
5259
5260 /*
5261  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5262  * Before this call only boot pagesets were available.
5263  */
5264 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5265 {
5266         struct pglist_data *pgdat;
5267         struct zone *zone;
5268
5269         for_each_populated_zone(zone)
5270                 setup_zone_pageset(zone);
5271
5272         for_each_online_pgdat(pgdat)
5273                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5274                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5275 }
5276
5277 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5278 {
5279         /*
5280          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5281          * relies on the ability of the linker to provide the
5282          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5283          */
5284         zone->pageset = &boot_pageset;
5285
5286         if (populated_zone(zone))
5287                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5288                         zone->name, zone->present_pages,
5289                                          zone_batchsize(zone));
5290 }
5291
5292 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5293                                         unsigned long zone_start_pfn,
5294                                         unsigned long size)
5295 {
5296         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5297
5298         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5299
5300         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5301
5302         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5303                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5304                         pgdat->node_id,
5305                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5306                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5307
5308         zone_init_free_lists(zone);
5309         zone->initialized = 1;
5310
5311         return 0;
5312 }
5313
5314 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5315 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5316
5317 /*
5318  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5319  */
5320 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5321                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5322 {
5323         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5324         int nid;
5325
5326         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5327                 return state->last_nid;
5328
5329         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5330         if (nid != -1) {
5331                 state->last_start = start_pfn;
5332                 state->last_end = end_pfn;
5333                 state->last_nid = nid;
5334         }
5335
5336         return nid;
5337 }
5338 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5339
5340 /**
5341  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5342  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5343  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5344  *
5345  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5346  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5347  * memblock_free_early_nid() manually.
5348  */
5349 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5350 {
5351         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5352         int i, this_nid;
5353
5354         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5355                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5356                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5357
5358                 if (start_pfn < end_pfn)
5359                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5360                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5361                                         this_nid);
5362         }
5363 }
5364
5365 /**
5366  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5367  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5368  *
5369  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5370  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5371  */
5372 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5373 {
5374         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5375         int i, this_nid;
5376
5377         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5378                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5379 }
5380
5381 /**
5382  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5383  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5384  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5385  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5386  *
5387  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5388  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5389  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5390  * PFNs will be 0.
5391  */
5392 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5393                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5394 {
5395         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5396         int i;
5397
5398         *start_pfn = -1UL;
5399         *end_pfn = 0;
5400
5401         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5402                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5403                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5404         }
5405
5406         if (*start_pfn == -1UL)
5407                 *start_pfn = 0;
5408 }
5409
5410 /*
5411  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5412  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5413  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5414  */
5415 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5416 {
5417         int zone_index;
5418         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5419                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5420                         continue;
5421
5422                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5423                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5424                         break;
5425         }
5426
5427         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5428         movable_zone = zone_index;
5429 }
5430
5431 /*
5432  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5433  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5434  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5435  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5436  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5437  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5438  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5439  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5440  */
5441 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5442                                         unsigned long zone_type,
5443                                         unsigned long node_start_pfn,
5444                                         unsigned long node_end_pfn,
5445                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5446                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5447 {
5448         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5449         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5450                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5451                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5452                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5453                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5454                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5455
5456                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5457                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5458                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5459                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5460                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5461
5462                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5463                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5464                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5465         }
5466 }
5467
5468 /*
5469  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5470  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5471  */
5472 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5473                                         unsigned long zone_type,
5474                                         unsigned long node_start_pfn,
5475                                         unsigned long node_end_pfn,
5476                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5477                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5478                                         unsigned long *ignored)
5479 {
5480         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5481         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5482                 return 0;
5483
5484         /* Get the start and end of the zone */
5485         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5486         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5487         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5488                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5489                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5490
5491         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5492         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5493                 return 0;
5494
5495         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5496         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5497         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5498
5499         /* Return the spanned pages */
5500         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5501 }
5502
5503 /*
5504  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5505  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5506  */
5507 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5508                                 unsigned long range_start_pfn,
5509                                 unsigned long range_end_pfn)
5510 {
5511         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5512         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5513         int i;
5514
5515         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5516                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5517                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5518                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5519         }
5520         return nr_absent;
5521 }
5522
5523 /**
5524  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5525  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5526  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5527  *
5528  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5529  */
5530 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5531                                                         unsigned long end_pfn)
5532 {
5533         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5534 }
5535
5536 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5537 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5538                                         unsigned long zone_type,
5539                                         unsigned long node_start_pfn,
5540                                         unsigned long node_end_pfn,
5541                                         unsigned long *ignored)
5542 {
5543         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5544         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5545         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5546         unsigned long nr_absent;
5547
5548         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5549         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5550                 return 0;
5551
5552         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5553         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5554
5555         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5556                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5557                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5558         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5559
5560         /*
5561          * ZONE_MOVABLE handling.
5562          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5563          * and vice versa.
5564          */
5565         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5566                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5567                 struct memblock_region *r;
5568
5569                 for_each_memblock(memory, r) {
5570                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5571                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5572                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5573                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5574
5575                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5576                             memblock_is_mirror(r))
5577                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5578
5579                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5580                             !memblock_is_mirror(r))
5581                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5582                 }
5583         }
5584
5585         return nr_absent;
5586 }
5587
5588 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5589 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5590                                         unsigned long zone_type,
5591                                         unsigned long node_start_pfn,
5592                                         unsigned long node_end_pfn,
5593                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5594                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5595                                         unsigned long *zones_size)
5596 {
5597         unsigned int zone;
5598
5599         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5600         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5601                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5602
5603         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5604
5605         return zones_size[zone_type];
5606 }
5607
5608 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5609                                                 unsigned long zone_type,
5610                                                 unsigned long node_start_pfn,
5611                                                 unsigned long node_end_pfn,
5612                                                 unsigned long *zholes_size)
5613 {
5614         if (!zholes_size)
5615                 return 0;
5616
5617         return zholes_size[zone_type];
5618 }
5619
5620 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5621
5622 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5623                                                 unsigned long node_start_pfn,
5624                                                 unsigned long node_end_pfn,
5625                                                 unsigned long *zones_size,
5626                                                 unsigned long *zholes_size)
5627 {
5628         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5629         enum zone_type i;
5630
5631         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5632                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5633                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5634                 unsigned long size, real_size;
5635
5636                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5637                                                   node_start_pfn,
5638                                                   node_end_pfn,
5639                                                   &zone_start_pfn,
5640                                                   &zone_end_pfn,
5641                                                   zones_size);
5642                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5643                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5644                                                   zholes_size);
5645                 if (size)
5646                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5647                 else
5648                         zone->zone_start_pfn = 0;
5649                 zone->spanned_pages = size;
5650                 zone->present_pages = real_size;
5651
5652                 totalpages += size;
5653                 realtotalpages += real_size;
5654         }
5655
5656         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5657         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5658         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5659                                                         realtotalpages);
5660 }
5661
5662 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5663 /*
5664  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5665  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5666  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5667  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5668  * bytes.
5669  */
5670 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5671 {
5672         unsigned long usemapsize;
5673
5674         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5675         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5676         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5677         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5678         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5679
5680         return usemapsize / 8;
5681 }
5682
5683 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5684                                 struct zone *zone,
5685                                 unsigned long zone_start_pfn,
5686                                 unsigned long zonesize)
5687 {
5688         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5689         zone->pageblock_flags = NULL;
5690         if (usemapsize)
5691                 zone->pageblock_flags =
5692                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5693                                                          pgdat->node_id);
5694 }
5695 #else
5696 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5697                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5698 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5699
5700 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5701
5702 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5703 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5704 {
5705         unsigned int order;
5706
5707         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5708         if (pageblock_order)
5709                 return;
5710
5711         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5712                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5713         else
5714                 order = MAX_ORDER - 1;
5715
5716         /*
5717          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5718          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5719          * powerpc.
5720          */
5721         pageblock_order = order;
5722 }
5723 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5724
5725 /*
5726  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5727  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5728  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5729  * the kernel config
5730  */
5731 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5732 {
5733 }
5734
5735 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5736
5737 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5738                                                    unsigned long present_pages)
5739 {
5740         unsigned long pages = spanned_pages;
5741
5742         /*
5743          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5744          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5745          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5746          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5747          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5748          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5749          */
5750         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5751             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5752                 pages = present_pages;
5753
5754         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5755 }
5756
5757 /*
5758  * Set up the zone data structures:
5759  *   - mark all pages reserved
5760  *   - mark all memory queues empty
5761  *   - clear the memory bitmaps
5762  *
5763  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5764  */
5765 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5766 {
5767         enum zone_type j;
5768         int nid = pgdat->node_id;
5769         int ret;
5770
5771         pgdat_resize_init(pgdat);
5772 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5773         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5774         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5775         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5776 #endif
5777 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5778         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5779         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5780         pgdat->split_queue_len = 0;
5781 #endif
5782         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5783         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5784 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5785         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5786 #endif
5787         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5788         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5789         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5790
5791         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5792                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5793                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5794                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5795
5796                 size = zone->spanned_pages;
5797                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5798
5799                 /*
5800                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5801                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5802                  * and per-cpu initialisations
5803                  */
5804                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5805                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5806                         if (freesize >= memmap_pages) {
5807                                 freesize -= memmap_pages;
5808                                 if (memmap_pages)
5809                                         printk(KERN_DEBUG
5810                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5811                                                zone_names[j], memmap_pages);
5812                         } else
5813                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5814                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5815                 }
5816
5817                 /* Account for reserved pages */
5818                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5819                         freesize -= dma_reserve;
5820                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5821                                         zone_names[0], dma_reserve);
5822                 }
5823
5824                 if (!is_highmem_idx(j))
5825                         nr_kernel_pages += freesize;
5826                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5827                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5828                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5829                 nr_all_pages += freesize;
5830
5831                 /*
5832                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5833                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5834                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5835                  */
5836                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5837 #ifdef CONFIG_NUMA
5838                 zone->node = nid;
5839 #endif
5840                 zone->name = zone_names[j];
5841                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5842                 spin_lock_init(&zone->lock);
5843                 zone_seqlock_init(zone);
5844                 zone_pcp_init(zone);
5845
5846                 if (!size)
5847                         continue;
5848
5849                 set_pageblock_order();
5850                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5851                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5852                 BUG_ON(ret);
5853                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5854         }
5855 }
5856
5857 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5858 {
5859         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5860         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5861
5862         /* Skip empty nodes */
5863         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5864                 return;
5865
5866 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5867         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5868         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5869         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5870         if (!pgdat->node_mem_map) {
5871                 unsigned long size, end;
5872                 struct page *map;
5873
5874                 /*
5875                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5876                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5877                  * for the buddy allocator to function correctly.
5878                  */
5879                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5880                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5881                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5882                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5883                 if (!map)
5884                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5885                                                                pgdat->node_id);
5886                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5887         }
5888 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5889         /*
5890          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5891          */
5892         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5893                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5894 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5895                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5896                         mem_map -= offset;
5897 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5898         }
5899 #endif
5900 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5901 }
5902
5903 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5904                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5905 {
5906         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5907         unsigned long start_pfn = 0;
5908         unsigned long end_pfn = 0;
5909
5910         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5911         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5912
5913         reset_deferred_meminit(pgdat);
5914         pgdat->node_id = nid;
5915         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5916         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5917 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5918         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5919         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5920                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5921                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5922 #else
5923         start_pfn = node_start_pfn;
5924 #endif
5925         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5926                                   zones_size, zholes_size);
5927
5928         alloc_node_mem_map(pgdat);
5929 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5930         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5931                 nid, (unsigned long)pgdat,
5932                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5933 #endif
5934
5935         free_area_init_core(pgdat);
5936 }
5937
5938 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5939
5940 #if MAX_NUMNODES > 1
5941 /*
5942  * Figure out the number of possible node ids.
5943  */
5944 void __init setup_nr_node_ids(void)
5945 {
5946         unsigned int highest;
5947
5948         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5949         nr_node_ids = highest + 1;
5950 }
5951 #endif
5952
5953 /**
5954  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5955  *
5956  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5957  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5958  * all the nodes.
5959  *
5960  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5961  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5962  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5963  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5964  *
5965  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5966  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5967  * populated node map.
5968  *
5969  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5970  * requirement (single node).
5971  */
5972 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5973 {
5974         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5975         unsigned long start, end, mask;
5976         int last_nid = -1;
5977         int i, nid;
5978
5979         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5980                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5981                         last_nid = nid;
5982                         last_end = end;
5983                         continue;
5984                 }
5985
5986                 /*
5987                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5988                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5989                  * too coarse to separate the current node from the last.
5990                  */
5991                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5992                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5993                         mask <<= 1;
5994
5995                 /* accumulate all internode masks */
5996                 accl_mask |= mask;
5997         }
5998
5999         /* convert mask to number of pages */
6000         return ~accl_mask + 1;
6001 }
6002
6003 /* Find the lowest pfn for a node */
6004 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6005 {
6006         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6007         unsigned long start_pfn;
6008         int i;
6009
6010         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6011                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6012
6013         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6014                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6015                 return 0;
6016         }
6017
6018         return min_pfn;
6019 }
6020
6021 /**
6022  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6023  *
6024  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6025  * memblock_set_node().
6026  */
6027 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6028 {
6029         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6030 }
6031
6032 /*
6033  * early_calculate_totalpages()
6034  * Sum pages in active regions for movable zone.
6035  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6036  */
6037 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6038 {
6039         unsigned long totalpages = 0;
6040         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6041         int i, nid;
6042
6043         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6044                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6045
6046                 totalpages += pages;
6047                 if (pages)
6048                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6049         }
6050         return totalpages;
6051 }
6052
6053 /*
6054  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6055  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6056  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6057  * others
6058  */
6059 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6060 {
6061         int i, nid;
6062         unsigned long usable_startpfn;
6063         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6064         /* save the state before borrow the nodemask */
6065         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6066         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6067         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6068         struct memblock_region *r;
6069
6070         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6071         find_usable_zone_for_movable();
6072
6073         /*
6074          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6075          * options.
6076          */
6077         if (movable_node_is_enabled()) {
6078                 for_each_memblock(memory, r) {
6079                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6080                                 continue;
6081
6082                         nid = r->nid;
6083
6084                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6085                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6086                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6087                                 usable_startpfn;
6088                 }
6089
6090                 goto out2;
6091         }
6092
6093         /*
6094          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6095          */
6096         if (mirrored_kernelcore) {
6097                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6098
6099                 for_each_memblock(memory, r) {
6100                         if (memblock_is_mirror(r))
6101                                 continue;
6102
6103                         nid = r->nid;
6104
6105                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6106
6107                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6108                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6109                                 continue;
6110                         }
6111
6112                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6113                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6114                                 usable_startpfn;
6115                 }
6116
6117                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6118                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6119
6120                 goto out2;
6121         }
6122
6123         /*
6124          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6125          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6126          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6127          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6128          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6129          * what movablecore would have allowed.
6130          */
6131         if (required_movablecore) {
6132                 unsigned long corepages;
6133
6134                 /*
6135                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6136                  * was requested by the user
6137                  */
6138                 required_movablecore =
6139                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6140                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6141                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6142
6143                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6144         }
6145
6146         /*
6147          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6148          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6149          */
6150         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6151                 goto out;
6152
6153         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6154         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6155
6156 restart:
6157         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6158         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6159         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6160                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6161
6162                 /*
6163                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6164                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6165                  * amount of memory for the kernel
6166                  */
6167                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6168                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6169
6170                 /*
6171                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6172                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6173                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6174                  */
6175                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6176
6177                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6178                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6179                         unsigned long size_pages;
6180
6181                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6182                         if (start_pfn >= end_pfn)
6183                                 continue;
6184
6185                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6186                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6187                                 unsigned long kernel_pages;
6188                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6189                                                                 - start_pfn;
6190
6191                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6192                                                         kernelcore_remaining);
6193                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6194                                                         required_kernelcore);
6195
6196                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6197                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6198
6199                                         /*
6200                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6201                                          * that if we have to rebalance
6202                                          * kernelcore across nodes, we will
6203                                          * not double account here
6204                                          */
6205                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6206                                         continue;
6207                                 }
6208                                 start_pfn = usable_startpfn;
6209                         }
6210
6211                         /*
6212                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6213                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6214                          * number of pages used as kernelcore
6215                          */
6216                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6217                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6218                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6219                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6220
6221                         /*
6222                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6223                          * break if the kernelcore for this node has been
6224                          * satisfied
6225                          */
6226                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6227                                                                 size_pages);
6228                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6229                         if (!kernelcore_remaining)
6230                                 break;
6231                 }
6232         }
6233
6234         /*
6235          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6236          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6237          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6238          * satisfied
6239          */
6240         usable_nodes--;
6241         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6242                 goto restart;
6243
6244 out2:
6245         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6246         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6247                 zone_movable_pfn[nid] =
6248                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6249
6250 out:
6251         /* restore the node_state */
6252         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6253 }
6254
6255 /* Any regular or high memory on that node ? */
6256 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6257 {
6258         enum zone_type zone_type;
6259
6260         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6261                 return;
6262
6263         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6264                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6265                 if (populated_zone(zone)) {
6266                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6267                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6268                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6269                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6270                         break;
6271                 }
6272         }
6273 }
6274
6275 /**
6276  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6277  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6278  *
6279  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6280  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6281  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6282  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6283  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6284  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6285  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6286  * at arch_max_dma_pfn.
6287  */
6288 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6289 {
6290         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6291         int i, nid;
6292
6293         /* Record where the zone boundaries are */
6294         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6295                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6296         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6297                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6298
6299         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6300
6301         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6302                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6303                         continue;
6304
6305                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6306                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6307                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6308
6309                 start_pfn = end_pfn;
6310         }
6311         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6312         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6313
6314         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6315         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6316         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6317
6318         /* Print out the zone ranges */
6319         pr_info("Zone ranges:\n");
6320         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6321                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6322                         continue;
6323                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6324                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6325                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6326                         pr_cont("empty\n");
6327                 else
6328                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6329                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6330                                         << PAGE_SHIFT,
6331                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6332                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6333         }
6334
6335         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6336         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6337         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6338                 if (zone_movable_pfn[i])
6339                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6340                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6341         }
6342
6343         /* Print out the early node map */
6344         pr_info("Early memory node ranges\n");
6345         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6346                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6347                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6348                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6349
6350         /* Initialise every node */
6351         mminit_verify_pageflags_layout();
6352         setup_nr_node_ids();
6353         for_each_online_node(nid) {
6354                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6355                 free_area_init_node(nid, NULL,
6356                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6357
6358                 /* Any memory on that node */
6359                 if (pgdat->node_present_pages)
6360                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6361                 check_for_memory(pgdat, nid);
6362         }
6363 }
6364
6365 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6366 {
6367         unsigned long long coremem;
6368         if (!p)
6369                 return -EINVAL;
6370
6371         coremem = memparse(p, &p);
6372         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6373
6374         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6375         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6376
6377         return 0;
6378 }
6379
6380 /*
6381  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6382  * cannot be reclaimed or migrated.
6383  */
6384 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6385 {
6386         /* parse kernelcore=mirror */
6387         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6388                 mirrored_kernelcore = true;
6389                 return 0;
6390         }
6391
6392         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6393 }
6394
6395 /*
6396  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6397  * can be reclaimed or migrated.
6398  */
6399 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6400 {
6401         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6402 }
6403
6404 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6405 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6406
6407 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6408
6409 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6410 {
6411         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6412         page_zone(page)->managed_pages += count;
6413         totalram_pages += count;
6414 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6415         if (PageHighMem(page))
6416                 totalhigh_pages += count;
6417 #endif
6418         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6419 }
6420 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6421
6422 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6423 {
6424         void *pos;
6425         unsigned long pages = 0;
6426
6427         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6428         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6429         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6430                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6431                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6432                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6433         }
6434
6435         if (pages && s)
6436                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6437                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6438
6439         return pages;
6440 }
6441 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6442
6443 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6444 void free_highmem_page(struct page *page)
6445 {
6446         __free_reserved_page(page);
6447         totalram_pages++;
6448         page_zone(page)->managed_pages++;
6449         totalhigh_pages++;
6450 }
6451 #endif
6452
6453
6454 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6455 {
6456         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6457         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6458
6459         physpages = get_num_physpages();
6460         codesize = _etext - _stext;
6461         datasize = _edata - _sdata;
6462         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6463         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6464         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6465         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6466
6467         /*
6468          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6469          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6470          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6471          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6472          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6473          */
6474 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6475         do { \
6476                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6477                         size -= adj; \
6478         } while (0)
6479
6480         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6481                      _sinittext, init_code_size);
6482         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6483         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6484         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6485         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6486
6487 #undef  adj_init_size
6488
6489         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6490 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6491                 ", %luK highmem"
6492 #endif
6493                 "%s%s)\n",
6494                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6495                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6496                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6497                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6498                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6499                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6500 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6501                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6502 #endif
6503                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6504 }
6505
6506 /**
6507  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6508  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6509  *
6510  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6511  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6512  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6513  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6514  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6515  * smaller per-cpu batchsize.
6516  */
6517 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6518 {
6519         dma_reserve = new_dma_reserve;
6520 }
6521
6522 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6523 {
6524         free_area_init_node(0, zones_size,
6525                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6526 }
6527
6528 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6529                                  unsigned long action, void *hcpu)
6530 {
6531         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6532
6533         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6534                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6535                 drain_pages(cpu);
6536
6537                 /*
6538                  * Spill the event counters of the dead processor
6539                  * into the current processors event counters.
6540                  * This artificially elevates the count of the current
6541                  * processor.
6542                  */
6543                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6544
6545                 /*
6546                  * Zero the differential counters of the dead processor
6547                  * so that the vm statistics are consistent.
6548                  *
6549                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6550                  * race with what we are doing.
6551                  */
6552                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6553         }
6554         return NOTIFY_OK;
6555 }
6556
6557 void __init page_alloc_init(void)
6558 {
6559         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6560 }
6561
6562 /*
6563  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6564  *      or min_free_kbytes changes.
6565  */
6566 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6567 {
6568         struct pglist_data *pgdat;
6569         unsigned long reserve_pages = 0;
6570         enum zone_type i, j;
6571
6572         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6573
6574                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6575
6576                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6577                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6578                         long max = 0;
6579
6580                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6581                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6582                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6583                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6584                         }
6585
6586                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6587                         max += high_wmark_pages(zone);
6588
6589                         if (max > zone->managed_pages)
6590                                 max = zone->managed_pages;
6591
6592                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6593
6594                         reserve_pages += max;
6595                 }
6596         }
6597         totalreserve_pages = reserve_pages;
6598 }
6599
6600 /*
6601  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6602  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6603  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6604  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6605  */
6606 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6607 {
6608         struct pglist_data *pgdat;
6609         enum zone_type j, idx;
6610
6611         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6612                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6613                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6614                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6615
6616                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6617
6618                         idx = j;
6619                         while (idx) {
6620                                 struct zone *lower_zone;
6621
6622                                 idx--;
6623
6624                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6625                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6626
6627                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6628                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6629                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6630                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6631                         }
6632                 }
6633         }
6634
6635         /* update totalreserve_pages */
6636         calculate_totalreserve_pages();
6637 }
6638
6639 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6640 {
6641         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6642         unsigned long lowmem_pages = 0;
6643         struct zone *zone;
6644         unsigned long flags;
6645
6646         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6647         for_each_zone(zone) {
6648                 if (!is_highmem(zone))
6649                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6650         }
6651
6652         for_each_zone(zone) {
6653                 u64 tmp;
6654
6655                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6656                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6657                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6658                 if (is_highmem(zone)) {
6659                         /*
6660                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6661                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6662                          * value here.
6663                          *
6664                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6665                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6666                          * not be capped for highmem.
6667                          */
6668                         unsigned long min_pages;
6669
6670                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6671                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6672                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6673                 } else {
6674                         /*
6675                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6676                          * proportionate to the zone's size.
6677                          */
6678                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6679                 }
6680
6681                 /*
6682                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6683                  * scale factor in proportion to available memory, but
6684                  * ensure a minimum size on small systems.
6685                  */
6686                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6687                             mult_frac(zone->managed_pages,
6688                                       watermark_scale_factor, 10000));
6689
6690                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6691                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6692
6693                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6694         }
6695
6696         /* update totalreserve_pages */
6697         calculate_totalreserve_pages();
6698 }
6699
6700 /**
6701  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6702  * or when memory is hot-{added|removed}
6703  *
6704  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6705  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6706  */
6707 void setup_per_zone_wmarks(void)
6708 {
6709         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6710         __setup_per_zone_wmarks();
6711         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6712 }
6713
6714 /*
6715  * Initialise min_free_kbytes.
6716  *
6717  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6718  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6719  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6720  *
6721  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6722  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6723  *
6724  * which yields
6725  *
6726  * 16MB:        512k
6727  * 32MB:        724k
6728  * 64MB:        1024k
6729  * 128MB:       1448k
6730  * 256MB:       2048k
6731  * 512MB:       2896k
6732  * 1024MB:      4096k
6733  * 2048MB:      5792k
6734  * 4096MB:      8192k
6735  * 8192MB:      11584k
6736  * 16384MB:     16384k
6737  */
6738 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6739 {
6740         unsigned long lowmem_kbytes;
6741         int new_min_free_kbytes;
6742
6743         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6744         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6745
6746         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6747                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6748                 if (min_free_kbytes < 128)
6749                         min_free_kbytes = 128;
6750                 if (min_free_kbytes > 65536)
6751                         min_free_kbytes = 65536;
6752         } else {
6753                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6754                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6755         }
6756         setup_per_zone_wmarks();
6757         refresh_zone_stat_thresholds();
6758         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6759
6760 #ifdef CONFIG_NUMA
6761         setup_min_unmapped_ratio();
6762         setup_min_slab_ratio();
6763 #endif
6764
6765         return 0;
6766 }
6767 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6768
6769 /*
6770  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6771  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6772  *      changes.
6773  */
6774 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6775         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6776 {
6777         int rc;
6778
6779         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6780         if (rc)
6781                 return rc;
6782
6783         if (write) {
6784                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6785                 setup_per_zone_wmarks();
6786         }
6787         return 0;
6788 }
6789
6790 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6791         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6792 {
6793         int rc;
6794
6795         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6796         if (rc)
6797                 return rc;
6798
6799         if (write)
6800                 setup_per_zone_wmarks();
6801
6802         return 0;
6803 }
6804
6805 #ifdef CONFIG_NUMA
6806 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6807 {
6808         pg_data_t *pgdat;
6809         struct zone *zone;
6810
6811         for_each_online_pgdat(pgdat)
6812                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6813
6814         for_each_zone(zone)
6815                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6816                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6817 }
6818
6819
6820 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6821         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6822 {
6823         int rc;
6824
6825         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6826         if (rc)
6827                 return rc;
6828
6829         setup_min_unmapped_ratio();
6830
6831         return 0;
6832 }
6833
6834 static void setup_min_slab_ratio(void)
6835 {
6836         pg_data_t *pgdat;
6837         struct zone *zone;
6838
6839         for_each_online_pgdat(pgdat)
6840                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6841
6842         for_each_zone(zone)
6843                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6844                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6845 }
6846
6847 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6848         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6849 {
6850         int rc;
6851
6852         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6853         if (rc)
6854                 return rc;
6855
6856         setup_min_slab_ratio();
6857
6858         return 0;
6859 }
6860 #endif
6861
6862 /*
6863  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6864  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6865  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6866  *
6867  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6868  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6869  * if in function of the boot time zone sizes.
6870  */
6871 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6872         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6873 {
6874         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6875         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6876         return 0;
6877 }
6878
6879 /*
6880  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6881  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6882  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6883  */
6884 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6885         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6886 {
6887         struct zone *zone;
6888         int old_percpu_pagelist_fraction;
6889         int ret;
6890
6891         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6892         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6893
6894         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6895         if (!write || ret < 0)
6896                 goto out;
6897
6898         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6899         if (percpu_pagelist_fraction &&
6900             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6901                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6902                 ret = -EINVAL;
6903                 goto out;
6904         }
6905
6906         /* No change? */
6907         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6908                 goto out;
6909
6910         for_each_populated_zone(zone) {
6911                 unsigned int cpu;
6912
6913                 for_each_possible_cpu(cpu)
6914                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6915                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6916         }
6917 out:
6918         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6919         return ret;
6920 }
6921
6922 #ifdef CONFIG_NUMA
6923 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6924
6925 static int __init set_hashdist(char *str)
6926 {
6927         if (!str)
6928                 return 0;
6929         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6930         return 1;
6931 }
6932 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6933 #endif
6934
6935 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
6936 /*
6937  * Returns the number of pages that arch has reserved but
6938  * is not known to alloc_large_system_hash().
6939  */
6940 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
6941 {
6942         return 0;
6943 }
6944 #endif
6945
6946 /*
6947  * allocate a large system hash table from bootmem
6948  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6949  *   quantity of entries
6950  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6951  */
6952 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6953                                      unsigned long bucketsize,
6954                                      unsigned long numentries,
6955                                      int scale,
6956                                      int flags,
6957                                      unsigned int *_hash_shift,
6958                                      unsigned int *_hash_mask,
6959                                      unsigned long low_limit,
6960                                      unsigned long high_limit)
6961 {
6962         unsigned long long max = high_limit;
6963         unsigned long log2qty, size;
6964         void *table = NULL;
6965
6966         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6967         if (!numentries) {
6968                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6969                 numentries = nr_kernel_pages;
6970                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
6971
6972                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6973                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6974                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6975
6976                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6977                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6978                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6979                 else
6980                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6981
6982                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6983                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6984                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6985                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6986                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6987                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6988                                 BUG_ON(!numentries);
6989                         }
6990                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6991                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6992         }
6993         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6994
6995         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6996         if (max == 0) {
6997                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6998                 do_div(max, bucketsize);
6999         }
7000         max = min(max, 0x80000000ULL);
7001
7002         if (numentries < low_limit)
7003                 numentries = low_limit;
7004         if (numentries > max)
7005                 numentries = max;
7006
7007         log2qty = ilog2(numentries);
7008
7009         do {
7010                 size = bucketsize << log2qty;
7011                 if (flags & HASH_EARLY)
7012                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7013                 else if (hashdist)
7014                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7015                 else {
7016                         /*
7017                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7018                          * some pages at the end of hash table which
7019                          * alloc_pages_exact() automatically does
7020                          */
7021                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7022                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7023                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7024                         }
7025                 }
7026         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7027
7028         if (!table)
7029                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7030
7031         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7032                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7033
7034         if (_hash_shift)
7035                 *_hash_shift = log2qty;
7036         if (_hash_mask)
7037                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7038
7039         return table;
7040 }
7041
7042 /*
7043  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7044  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7045  *
7046  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7047  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7048  * expect this function should be exact.
7049  */
7050 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7051                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7052 {
7053         unsigned long pfn, iter, found;
7054         int mt;
7055
7056         /*
7057          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7058          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7059          */
7060         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7061                 return false;
7062         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7063         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7064                 return false;
7065
7066         pfn = page_to_pfn(page);
7067         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7068                 unsigned long check = pfn + iter;
7069
7070                 if (!pfn_valid_within(check))
7071                         continue;
7072
7073                 page = pfn_to_page(check);
7074
7075                 /*
7076                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7077                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7078                  * handle each tail page individually in migration.
7079                  */
7080                 if (PageHuge(page)) {
7081                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7082                         continue;
7083                 }
7084
7085                 /*
7086                  * We can't use page_count without pin a page
7087                  * because another CPU can free compound page.
7088                  * This check already skips compound tails of THP
7089                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7090                  */
7091                 if (!page_ref_count(page)) {
7092                         if (PageBuddy(page))
7093                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7094                         continue;
7095                 }
7096
7097                 /*
7098                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7099                  * page_count() is not 0.
7100                  */
7101                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7102                         continue;
7103
7104                 if (!PageLRU(page))
7105                         found++;
7106                 /*
7107                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7108                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7109                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7110                  */
7111                 /*
7112                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7113                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7114                  *
7115                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7116                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7117                  * page at boot.
7118                  */
7119                 if (found > count)
7120                         return true;
7121         }
7122         return false;
7123 }
7124
7125 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7126 {
7127         struct zone *zone;
7128         unsigned long pfn;
7129
7130         /*
7131          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7132          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7133          * the zone but still within the section.
7134          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7135          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7136          */
7137         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7138                 return false;
7139
7140         zone = page_zone(page);
7141         pfn = page_to_pfn(page);
7142         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7143                 return false;
7144
7145         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7146 }
7147
7148 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7149
7150 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7151 {
7152         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7153                              pageblock_nr_pages) - 1);
7154 }
7155
7156 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7157 {
7158         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7159                                 pageblock_nr_pages));
7160 }
7161
7162 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7163 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7164                                         unsigned long start, unsigned long end)
7165 {
7166         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7167         unsigned long nr_reclaimed;
7168         unsigned long pfn = start;
7169         unsigned int tries = 0;
7170         int ret = 0;
7171
7172         migrate_prep();
7173
7174         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7175                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7176                         ret = -EINTR;
7177                         break;
7178                 }
7179
7180                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7181                         cc->nr_migratepages = 0;
7182                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7183                         if (!pfn) {
7184                                 ret = -EINTR;
7185                                 break;
7186                         }
7187                         tries = 0;
7188                 } else if (++tries == 5) {
7189                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7190                         break;
7191                 }
7192
7193                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7194                                                         &cc->migratepages);
7195                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7196
7197                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7198                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7199         }
7200         if (ret < 0) {
7201                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7202                 return ret;
7203         }
7204         return 0;
7205 }
7206
7207 /**
7208  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7209  * @start:      start PFN to allocate
7210  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7211  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7212  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7213  *                      in range must have the same migratetype and it must
7214  *                      be either of the two.
7215  *
7216  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7217  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7218  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7219  * pages fall in.
7220  *
7221  * The PFN range must belong to a single zone.
7222  *
7223  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7224  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7225  * need to be freed with free_contig_range().
7226  */
7227 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7228                        unsigned migratetype)
7229 {
7230         unsigned long outer_start, outer_end;
7231         unsigned int order;
7232         int ret = 0;
7233
7234         struct compact_control cc = {
7235                 .nr_migratepages = 0,
7236                 .order = -1,
7237                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7238                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7239                 .ignore_skip_hint = true,
7240         };
7241         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7242
7243         /*
7244          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7245          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7246          * have different sizes, and due to the way page allocator
7247          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7248          * that page allocator won't try to merge buddies from
7249          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7250          * other migration type.
7251          *
7252          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7253          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7254          * we are interested in).  This will put all the pages in
7255          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7256          *
7257          * When this is done, we take the pages in range from page
7258          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7259          * page allocator will never consider using them.
7260          *
7261          * This lets us mark the pageblocks back as
7262          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7263          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7264          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7265          */
7266
7267         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7268                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7269                                        false);
7270         if (ret)
7271                 return ret;
7272
7273         /*
7274          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7275          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7276          */
7277         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7278         if (ret && ret != -EBUSY)
7279                 goto done;
7280
7281         /*
7282          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7283          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7284          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7285          * What we are going to do is to allocate all pages from
7286          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7287          *
7288          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7289          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7290          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7291          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7292          * once this is done free the pages we are not interested in.
7293          *
7294          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7295          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7296          */
7297
7298         lru_add_drain_all();
7299         drain_all_pages(cc.zone);
7300
7301         order = 0;
7302         outer_start = start;
7303         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7304                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7305                         outer_start = start;
7306                         break;
7307                 }
7308                 outer_start &= ~0UL << order;
7309         }
7310
7311         if (outer_start != start) {
7312                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7313
7314                 /*
7315                  * outer_start page could be small order buddy page and
7316                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7317                  * in this case to report failed page properly
7318                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7319                  */
7320                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7321                         outer_start = start;
7322         }
7323
7324         /* Make sure the range is really isolated. */
7325         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7326                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7327                         __func__, outer_start, end);
7328                 ret = -EBUSY;
7329                 goto done;
7330         }
7331
7332         /* Grab isolated pages from freelists. */
7333         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7334         if (!outer_end) {
7335                 ret = -EBUSY;
7336                 goto done;
7337         }
7338
7339         /* Free head and tail (if any) */
7340         if (start != outer_start)
7341                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7342         if (end != outer_end)
7343                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7344
7345 done:
7346         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7347                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7348         return ret;
7349 }
7350
7351 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7352 {
7353         unsigned int count = 0;
7354
7355         for (; nr_pages--; pfn++) {
7356                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7357
7358                 count += page_count(page) != 1;
7359                 __free_page(page);
7360         }
7361         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7362 }
7363 #endif
7364
7365 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7366 /*
7367  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7368  * page high values need to be recalulated.
7369  */
7370 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7371 {
7372         unsigned cpu;
7373         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7374         for_each_possible_cpu(cpu)
7375                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7376                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7377         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7378 }
7379 #endif
7380
7381 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7382 {
7383         unsigned long flags;
7384         int cpu;
7385         struct per_cpu_pageset *pset;
7386
7387         /* avoid races with drain_pages()  */
7388         local_irq_save(flags);
7389         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7390                 for_each_online_cpu(cpu) {
7391                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7392                         drain_zonestat(zone, pset);
7393                 }
7394                 free_percpu(zone->pageset);
7395                 zone->pageset = &boot_pageset;
7396         }
7397         local_irq_restore(flags);
7398 }
7399
7400 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7401 /*
7402  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7403  * before calling this.
7404  */
7405 void
7406 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7407 {
7408         struct page *page;
7409         struct zone *zone;
7410         unsigned int order, i;
7411         unsigned long pfn;
7412         unsigned long flags;
7413         /* find the first valid pfn */
7414         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7415                 if (pfn_valid(pfn))
7416                         break;
7417         if (pfn == end_pfn)
7418                 return;
7419         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7420         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7421         pfn = start_pfn;
7422         while (pfn < end_pfn) {
7423                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7424                         pfn++;
7425                         continue;
7426                 }
7427                 page = pfn_to_page(pfn);
7428                 /*
7429                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7430                  * page_count() is not 0.
7431                  */
7432                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7433                         pfn++;
7434                         SetPageReserved(page);
7435                         continue;
7436                 }
7437
7438                 BUG_ON(page_count(page));
7439                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7440                 order = page_order(page);
7441 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7442                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7443                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7444 #endif
7445                 list_del(&page->lru);
7446                 rmv_page_order(page);
7447                 zone->free_area[order].nr_free--;
7448                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7449                         SetPageReserved((page+i));
7450                 pfn += (1 << order);
7451         }
7452         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7453 }
7454 #endif
7455
7456 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7457 {
7458         struct zone *zone = page_zone(page);
7459         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7460         unsigned long flags;
7461         unsigned int order;
7462
7463         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7464         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7465                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7466
7467                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7468                         break;
7469         }
7470         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7471
7472         return order < MAX_ORDER;
7473 }