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