]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm,page_alloc: don't call __node_reclaim() with oom_lock held.
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70
71 #include <asm/sections.h>
72 #include <asm/tlbflush.h>
73 #include <asm/div64.h>
74 #include "internal.h"
75
76 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
77 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
78 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
79
80 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
81 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
82 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
83 #endif
84
85 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
86 /*
87  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
88  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
89  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
90  * defined in <linux/topology.h>.
91  */
92 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
93 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
94 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
95 #endif
96
97 /* work_structs for global per-cpu drains */
98 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
99 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
100
101 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
102 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
103 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
104 #endif
105
106 /*
107  * Array of node states.
108  */
109 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
110         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
111         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
112 #ifndef CONFIG_NUMA
113         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
114 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
115         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
116 #endif
117         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
119 #endif  /* NUMA */
120 };
121 EXPORT_SYMBOL(node_states);
122
123 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
124 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
125
126 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
127 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
128 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
129
130 int percpu_pagelist_fraction;
131 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
132
133 /*
134  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
135  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
136  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
137  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
138  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
139  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
140  */
141 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
142 {
143         return page->index;
144 }
145
146 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
147 {
148         page->index = migratetype;
149 }
150
151 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
152 /*
153  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
154  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
155  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
156  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
157  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
158  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
159  */
160
161 static gfp_t saved_gfp_mask;
162
163 void pm_restore_gfp_mask(void)
164 {
165         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
166         if (saved_gfp_mask) {
167                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
168                 saved_gfp_mask = 0;
169         }
170 }
171
172 void pm_restrict_gfp_mask(void)
173 {
174         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
175         WARN_ON(saved_gfp_mask);
176         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
177         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
178 }
179
180 bool pm_suspended_storage(void)
181 {
182         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
183                 return false;
184         return true;
185 }
186 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
187
188 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
189 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
190 #endif
191
192 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
193
194 /*
195  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
196  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
197  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
198  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
199  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
200  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
201  *
202  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
203  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
204  */
205 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
206 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
207          256,
208 #endif
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
210          256,
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
213          32,
214 #endif
215          32,
216 };
217
218 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
219
220 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
222          "DMA",
223 #endif
224 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
225          "DMA32",
226 #endif
227          "Normal",
228 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
229          "HighMem",
230 #endif
231          "Movable",
232 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
233          "Device",
234 #endif
235 };
236
237 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
238         "Unmovable",
239         "Movable",
240         "Reclaimable",
241         "HighAtomic",
242 #ifdef CONFIG_CMA
243         "CMA",
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
246         "Isolate",
247 #endif
248 };
249
250 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
251         NULL,
252         free_compound_page,
253 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
254         free_huge_page,
255 #endif
256 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
257         free_transhuge_page,
258 #endif
259 };
260
261 int min_free_kbytes = 1024;
262 int user_min_free_kbytes = -1;
263 int watermark_scale_factor = 10;
264
265 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
266 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
267 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
268
269 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
270 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
272 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
273 static unsigned long __initdata required_movablecore;
274 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
275 static bool mirrored_kernelcore;
276
277 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
278 int movable_zone;
279 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
280 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
281
282 #if MAX_NUMNODES > 1
283 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
284 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
285 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
286 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
287 #endif
288
289 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
290
291 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
292 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
293 {
294         unsigned long max_initialise;
295         unsigned long reserved_lowmem;
296
297         /*
298          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
299          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
300          */
301         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
302                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
303
304         /*
305          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
306          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
307          * memory to boot.
308          */
309         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
310                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
311         max_initialise += reserved_lowmem;
312
313         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
314         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
315 }
316
317 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
318 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
319 {
320         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
321
322         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
323                 return true;
324
325         return false;
326 }
327
328 /*
329  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
330  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
331  */
332 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
333                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
334                                 unsigned long *nr_initialised)
335 {
336         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
337         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
338                 return true;
339         (*nr_initialised)++;
340         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
341             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
342                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
343                 return false;
344         }
345
346         return true;
347 }
348 #else
349 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
350 {
351 }
352
353 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
354 {
355         return false;
356 }
357
358 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
359                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
360                                 unsigned long *nr_initialised)
361 {
362         return true;
363 }
364 #endif
365
366 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
367 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
368                                                         unsigned long pfn)
369 {
370 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
371         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
372 #else
373         return page_zone(page)->pageblock_flags;
374 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
375 }
376
377 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
378 {
379 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
380         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
381         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
382 #else
383         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
384         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
385 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
386 }
387
388 /**
389  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
390  * @page: The page within the block of interest
391  * @pfn: The target page frame number
392  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
393  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
394  *
395  * Return: pageblock_bits flags
396  */
397 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
398                                         unsigned long pfn,
399                                         unsigned long end_bitidx,
400                                         unsigned long mask)
401 {
402         unsigned long *bitmap;
403         unsigned long bitidx, word_bitidx;
404         unsigned long word;
405
406         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
407         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
408         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
409         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
410
411         word = bitmap[word_bitidx];
412         bitidx += end_bitidx;
413         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
414 }
415
416 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
417                                         unsigned long end_bitidx,
418                                         unsigned long mask)
419 {
420         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
421 }
422
423 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
424 {
425         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
426 }
427
428 /**
429  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
430  * @page: The page within the block of interest
431  * @flags: The flags to set
432  * @pfn: The target page frame number
433  * @end_bitidx: The last bit of interest
434  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
435  */
436 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
437                                         unsigned long pfn,
438                                         unsigned long end_bitidx,
439                                         unsigned long mask)
440 {
441         unsigned long *bitmap;
442         unsigned long bitidx, word_bitidx;
443         unsigned long old_word, word;
444
445         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
446
447         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
448         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
449         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
450         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
451
452         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
453
454         bitidx += end_bitidx;
455         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
456         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
457
458         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
459         for (;;) {
460                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
461                 if (word == old_word)
462                         break;
463                 word = old_word;
464         }
465 }
466
467 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
468 {
469         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
470                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
471                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
472
473         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
474                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
475 }
476
477 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
478 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
479 {
480         int ret = 0;
481         unsigned seq;
482         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
483         unsigned long sp, start_pfn;
484
485         do {
486                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
487                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
488                 sp = zone->spanned_pages;
489                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
490                         ret = 1;
491         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
492
493         if (ret)
494                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
495                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
496                         start_pfn, start_pfn + sp);
497
498         return ret;
499 }
500
501 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
502 {
503         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
504                 return 0;
505         if (zone != page_zone(page))
506                 return 0;
507
508         return 1;
509 }
510 /*
511  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
512  */
513 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
514 {
515         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
516                 return 1;
517         if (!page_is_consistent(zone, page))
518                 return 1;
519
520         return 0;
521 }
522 #else
523 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
524 {
525         return 0;
526 }
527 #endif
528
529 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
530                 unsigned long bad_flags)
531 {
532         static unsigned long resume;
533         static unsigned long nr_shown;
534         static unsigned long nr_unshown;
535
536         /*
537          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
538          * or allow a steady drip of one report per second.
539          */
540         if (nr_shown == 60) {
541                 if (time_before(jiffies, resume)) {
542                         nr_unshown++;
543                         goto out;
544                 }
545                 if (nr_unshown) {
546                         pr_alert(
547                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
548                                 nr_unshown);
549                         nr_unshown = 0;
550                 }
551                 nr_shown = 0;
552         }
553         if (nr_shown++ == 0)
554                 resume = jiffies + 60 * HZ;
555
556         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
557                 current->comm, page_to_pfn(page));
558         __dump_page(page, reason);
559         bad_flags &= page->flags;
560         if (bad_flags)
561                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
562                                                 bad_flags, &bad_flags);
563         dump_page_owner(page);
564
565         print_modules();
566         dump_stack();
567 out:
568         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
569         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
570         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
571 }
572
573 /*
574  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
575  *
576  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
577  *
578  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
579  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
580  *
581  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
582  * page destructors. See compound_page_dtors.
583  *
584  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
585  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
586  */
587
588 void free_compound_page(struct page *page)
589 {
590         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
591 }
592
593 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
594 {
595         int i;
596         int nr_pages = 1 << order;
597
598         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
599         set_compound_order(page, order);
600         __SetPageHead(page);
601         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
602                 struct page *p = page + i;
603                 set_page_count(p, 0);
604                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
605                 set_compound_head(p, page);
606         }
607         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
608 }
609
610 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
611 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
612 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
613                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
614 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
615 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
616
617 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
618 {
619         if (!buf)
620                 return -EINVAL;
621         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
622 }
623 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
624
625 static bool need_debug_guardpage(void)
626 {
627         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
628         if (!debug_pagealloc_enabled())
629                 return false;
630
631         if (!debug_guardpage_minorder())
632                 return false;
633
634         return true;
635 }
636
637 static void init_debug_guardpage(void)
638 {
639         if (!debug_pagealloc_enabled())
640                 return;
641
642         if (!debug_guardpage_minorder())
643                 return;
644
645         _debug_guardpage_enabled = true;
646 }
647
648 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
649         .need = need_debug_guardpage,
650         .init = init_debug_guardpage,
651 };
652
653 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
654 {
655         unsigned long res;
656
657         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
658                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
659                 return 0;
660         }
661         _debug_guardpage_minorder = res;
662         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
663         return 0;
664 }
665 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
666
667 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
668                                 unsigned int order, int migratetype)
669 {
670         struct page_ext *page_ext;
671
672         if (!debug_guardpage_enabled())
673                 return false;
674
675         if (order >= debug_guardpage_minorder())
676                 return false;
677
678         page_ext = lookup_page_ext(page);
679         if (unlikely(!page_ext))
680                 return false;
681
682         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
683
684         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
685         set_page_private(page, order);
686         /* Guard pages are not available for any usage */
687         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
688
689         return true;
690 }
691
692 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
693                                 unsigned int order, int migratetype)
694 {
695         struct page_ext *page_ext;
696
697         if (!debug_guardpage_enabled())
698                 return;
699
700         page_ext = lookup_page_ext(page);
701         if (unlikely(!page_ext))
702                 return;
703
704         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
705
706         set_page_private(page, 0);
707         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
708                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
709 }
710 #else
711 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
712 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
713                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
714 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
715                                 unsigned int order, int migratetype) {}
716 #endif
717
718 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
719 {
720         set_page_private(page, order);
721         __SetPageBuddy(page);
722 }
723
724 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
725 {
726         __ClearPageBuddy(page);
727         set_page_private(page, 0);
728 }
729
730 /*
731  * This function checks whether a page is free && is the buddy
732  * we can do coalesce a page and its buddy if
733  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
734  * (b) the buddy is in the buddy system &&
735  * (c) a page and its buddy have the same order &&
736  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
737  *
738  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
739  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
740  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
741  * serialized by zone->lock.
742  *
743  * For recording page's order, we use page_private(page).
744  */
745 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
746                                                         unsigned int order)
747 {
748         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
749                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
750                         return 0;
751
752                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
753
754                 return 1;
755         }
756
757         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
758                 /*
759                  * zone check is done late to avoid uselessly
760                  * calculating zone/node ids for pages that could
761                  * never merge.
762                  */
763                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
764                         return 0;
765
766                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
767
768                 return 1;
769         }
770         return 0;
771 }
772
773 /*
774  * Freeing function for a buddy system allocator.
775  *
776  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
777  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
778  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
779  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
780  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
781  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
782  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
783  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
784  * parts of the VM system.
785  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
786  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
787  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
788  * field.
789  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
790  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
791  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
792  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
793  * triggers coalescing into a block of larger size.
794  *
795  * -- nyc
796  */
797
798 static inline void __free_one_page(struct page *page,
799                 unsigned long pfn,
800                 struct zone *zone, unsigned int order,
801                 int migratetype)
802 {
803         unsigned long combined_pfn;
804         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
805         struct page *buddy;
806         unsigned int max_order;
807
808         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
809
810         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
811         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
812
813         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
814         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
815                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
816
817         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
818         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
819
820 continue_merging:
821         while (order < max_order - 1) {
822                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
823                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
824
825                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
826                         goto done_merging;
827                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
828                         goto done_merging;
829                 /*
830                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
831                  * merge with it and move up one order.
832                  */
833                 if (page_is_guard(buddy)) {
834                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
835                 } else {
836                         list_del(&buddy->lru);
837                         zone->free_area[order].nr_free--;
838                         rmv_page_order(buddy);
839                 }
840                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
841                 page = page + (combined_pfn - pfn);
842                 pfn = combined_pfn;
843                 order++;
844         }
845         if (max_order < MAX_ORDER) {
846                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
847                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
848                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
849                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
850                  *
851                  * We don't want to hit this code for the more frequent
852                  * low-order merging.
853                  */
854                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
855                         int buddy_mt;
856
857                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
858                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
859                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
860
861                         if (migratetype != buddy_mt
862                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
863                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
864                                 goto done_merging;
865                 }
866                 max_order++;
867                 goto continue_merging;
868         }
869
870 done_merging:
871         set_page_order(page, order);
872
873         /*
874          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
875          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
876          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
877          * that is happening, add the free page to the tail of the list
878          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
879          * as a higher order page
880          */
881         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
882                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
883                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
884                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
885                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
886                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
887                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
888                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
889                         list_add_tail(&page->lru,
890                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
891                         goto out;
892                 }
893         }
894
895         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
896 out:
897         zone->free_area[order].nr_free++;
898 }
899
900 /*
901  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
902  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
903  * check if necessary.
904  */
905 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
906                                         unsigned long check_flags)
907 {
908         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
909                 return false;
910
911         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
912                         page_ref_count(page) |
913 #ifdef CONFIG_MEMCG
914                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
915 #endif
916                         (page->flags & check_flags)))
917                 return false;
918
919         return true;
920 }
921
922 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
923 {
924         const char *bad_reason;
925         unsigned long bad_flags;
926
927         bad_reason = NULL;
928         bad_flags = 0;
929
930         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
931                 bad_reason = "nonzero mapcount";
932         if (unlikely(page->mapping != NULL))
933                 bad_reason = "non-NULL mapping";
934         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
935                 bad_reason = "nonzero _refcount";
936         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
937                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
938                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
939         }
940 #ifdef CONFIG_MEMCG
941         if (unlikely(page->mem_cgroup))
942                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
943 #endif
944         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
945 }
946
947 static inline int free_pages_check(struct page *page)
948 {
949         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
950                 return 0;
951
952         /* Something has gone sideways, find it */
953         free_pages_check_bad(page);
954         return 1;
955 }
956
957 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
958 {
959         int ret = 1;
960
961         /*
962          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
963          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
964          */
965         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
966
967         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
968                 ret = 0;
969                 goto out;
970         }
971         switch (page - head_page) {
972         case 1:
973                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
974                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
975                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
976                         goto out;
977                 }
978                 break;
979         case 2:
980                 /*
981                  * the second tail page: ->mapping is
982                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
983                  */
984                 break;
985         default:
986                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
987                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
988                         goto out;
989                 }
990                 break;
991         }
992         if (unlikely(!PageTail(page))) {
993                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
994                 goto out;
995         }
996         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
997                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
998                 goto out;
999         }
1000         ret = 0;
1001 out:
1002         page->mapping = NULL;
1003         clear_compound_head(page);
1004         return ret;
1005 }
1006
1007 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1008                                         unsigned int order, bool check_free)
1009 {
1010         int bad = 0;
1011
1012         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1013
1014         trace_mm_page_free(page, order);
1015         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1016
1017         /*
1018          * Check tail pages before head page information is cleared to
1019          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1020          */
1021         if (unlikely(order)) {
1022                 bool compound = PageCompound(page);
1023                 int i;
1024
1025                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1026
1027                 if (compound)
1028                         ClearPageDoubleMap(page);
1029                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1030                         if (compound)
1031                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1032                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1033                                 bad++;
1034                                 continue;
1035                         }
1036                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1037                 }
1038         }
1039         if (PageMappingFlags(page))
1040                 page->mapping = NULL;
1041         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1042                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1043         if (check_free)
1044                 bad += free_pages_check(page);
1045         if (bad)
1046                 return false;
1047
1048         page_cpupid_reset_last(page);
1049         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1050         reset_page_owner(page, order);
1051
1052         if (!PageHighMem(page)) {
1053                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1054                                            PAGE_SIZE << order);
1055                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1056                                            PAGE_SIZE << order);
1057         }
1058         arch_free_page(page, order);
1059         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1061         kasan_free_pages(page, order);
1062
1063         return true;
1064 }
1065
1066 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1067 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1068 {
1069         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1070 }
1071
1072 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1073 {
1074         return false;
1075 }
1076 #else
1077 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1078 {
1079         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1080 }
1081
1082 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1083 {
1084         return free_pages_check(page);
1085 }
1086 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1087
1088 /*
1089  * Frees a number of pages from the PCP lists
1090  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1091  * count is the number of pages to free.
1092  *
1093  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1094  * see if this freeing clears that state.
1095  *
1096  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1097  * pinned" detection logic.
1098  */
1099 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1100                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1101 {
1102         int migratetype = 0;
1103         int batch_free = 0;
1104         bool isolated_pageblocks;
1105
1106         spin_lock(&zone->lock);
1107         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1108
1109         while (count) {
1110                 struct page *page;
1111                 struct list_head *list;
1112
1113                 /*
1114                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1115                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1116                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1117                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1118                  * lists
1119                  */
1120                 do {
1121                         batch_free++;
1122                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1123                                 migratetype = 0;
1124                         list = &pcp->lists[migratetype];
1125                 } while (list_empty(list));
1126
1127                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1128                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1129                         batch_free = count;
1130
1131                 do {
1132                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1133
1134                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1135                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1136                         list_del(&page->lru);
1137
1138                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1139                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1140                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1141                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1142                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1143                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1144
1145                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1146                                 continue;
1147
1148                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1149                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1150                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1151         }
1152         spin_unlock(&zone->lock);
1153 }
1154
1155 static void free_one_page(struct zone *zone,
1156                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1157                                 unsigned int order,
1158                                 int migratetype)
1159 {
1160         spin_lock(&zone->lock);
1161         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1162                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1163                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1164         }
1165         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1166         spin_unlock(&zone->lock);
1167 }
1168
1169 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1170                                 unsigned long zone, int nid)
1171 {
1172         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1173         init_page_count(page);
1174         page_mapcount_reset(page);
1175         page_cpupid_reset_last(page);
1176
1177         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1178 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1179         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1180         if (!is_highmem_idx(zone))
1181                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1182 #endif
1183 }
1184
1185 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1186                                         int nid)
1187 {
1188         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1189 }
1190
1191 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1192 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1193 {
1194         pg_data_t *pgdat;
1195         int nid, zid;
1196
1197         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1198                 return;
1199
1200         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1201         pgdat = NODE_DATA(nid);
1202
1203         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1204                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1205
1206                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1207                         break;
1208         }
1209         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1210 }
1211 #else
1212 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1213 {
1214 }
1215 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1216
1217 /*
1218  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1219  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1220  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1221  * sent to the buddy page allocator.
1222  */
1223 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1224 {
1225         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1226         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1227
1228         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1229                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1230                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1231
1232                         init_reserved_page(start_pfn);
1233
1234                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1235                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1236
1237                         SetPageReserved(page);
1238                 }
1239         }
1240 }
1241
1242 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1243 {
1244         unsigned long flags;
1245         int migratetype;
1246         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1247
1248         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1249                 return;
1250
1251         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1252         local_irq_save(flags);
1253         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1254         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1255         local_irq_restore(flags);
1256 }
1257
1258 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1259 {
1260         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1261         struct page *p = page;
1262         unsigned int loop;
1263
1264         prefetchw(p);
1265         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1266                 prefetchw(p + 1);
1267                 __ClearPageReserved(p);
1268                 set_page_count(p, 0);
1269         }
1270         __ClearPageReserved(p);
1271         set_page_count(p, 0);
1272
1273         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1274         set_page_refcounted(page);
1275         __free_pages(page, order);
1276 }
1277
1278 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1279         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1280
1281 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1282
1283 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1284 {
1285         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1286         int nid;
1287
1288         spin_lock(&early_pfn_lock);
1289         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1290         if (nid < 0)
1291                 nid = first_online_node;
1292         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1293
1294         return nid;
1295 }
1296 #endif
1297
1298 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1299 static inline bool __meminit __maybe_unused
1300 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1301                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1302 {
1303         int nid;
1304
1305         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1306         if (nid >= 0 && nid != node)
1307                 return false;
1308         return true;
1309 }
1310
1311 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1312 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1313 {
1314         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1315 }
1316
1317 #else
1318
1319 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1320 {
1321         return true;
1322 }
1323 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1324 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1325                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1326 {
1327         return true;
1328 }
1329 #endif
1330
1331
1332 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1333                                                         unsigned int order)
1334 {
1335         if (early_page_uninitialised(pfn))
1336                 return;
1337         return __free_pages_boot_core(page, order);
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1342  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1343  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1344  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1345  * pageblocks.
1346  *
1347  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1348  *
1349  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1350  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1351  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1352  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1353  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1354  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1355  * page in a pageblock.
1356  */
1357 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1358                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1359 {
1360         struct page *start_page;
1361         struct page *end_page;
1362
1363         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1364         end_pfn--;
1365
1366         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1367                 return NULL;
1368
1369         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1370         if (!start_page)
1371                 return NULL;
1372
1373         if (page_zone(start_page) != zone)
1374                 return NULL;
1375
1376         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1377
1378         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1379         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1380                 return NULL;
1381
1382         return start_page;
1383 }
1384
1385 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1386 {
1387         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1388         unsigned long block_end_pfn;
1389
1390         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1391         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1392                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1393                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1394
1395                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1396
1397                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1398                                              block_end_pfn, zone))
1399                         return;
1400         }
1401
1402         /* We confirm that there is no hole */
1403         zone->contiguous = true;
1404 }
1405
1406 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1407 {
1408         zone->contiguous = false;
1409 }
1410
1411 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1412 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1413                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1414 {
1415         int i;
1416
1417         if (!page)
1418                 return;
1419
1420         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1421         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1422             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1423                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1424                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1425                 return;
1426         }
1427
1428         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1429                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1430                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1431                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1432         }
1433 }
1434
1435 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1436 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1437 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1438
1439 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1440 {
1441         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1442                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1443 }
1444
1445 /* Initialise remaining memory on a node */
1446 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1447 {
1448         pg_data_t *pgdat = data;
1449         int nid = pgdat->node_id;
1450         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1451         unsigned long start = jiffies;
1452         unsigned long nr_pages = 0;
1453         unsigned long walk_start, walk_end;
1454         int i, zid;
1455         struct zone *zone;
1456         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1457         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1458
1459         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1460                 pgdat_init_report_one_done();
1461                 return 0;
1462         }
1463
1464         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1465         if (!cpumask_empty(cpumask))
1466                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1467
1468         /* Sanity check boundaries */
1469         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1470         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1471         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1472
1473         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1474         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1475                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1476                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1477                         break;
1478         }
1479
1480         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1481                 unsigned long pfn, end_pfn;
1482                 struct page *page = NULL;
1483                 struct page *free_base_page = NULL;
1484                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1485                 int nr_to_free = 0;
1486
1487                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1488                 pfn = first_init_pfn;
1489                 if (pfn < walk_start)
1490                         pfn = walk_start;
1491                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1492                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1493
1494                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1495                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1496                                 goto free_range;
1497
1498                         /*
1499                          * Ensure pfn_valid is checked every
1500                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1501                          */
1502                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1503                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1504                                         page = NULL;
1505                                         goto free_range;
1506                                 }
1507                         }
1508
1509                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1510                                 page = NULL;
1511                                 goto free_range;
1512                         }
1513
1514                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1515                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1516                                 page++;
1517                         } else {
1518                                 nr_pages += nr_to_free;
1519                                 deferred_free_range(free_base_page,
1520                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1521                                 free_base_page = NULL;
1522                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1523
1524                                 page = pfn_to_page(pfn);
1525                                 cond_resched();
1526                         }
1527
1528                         if (page->flags) {
1529                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1530                                 goto free_range;
1531                         }
1532
1533                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1534                         if (!free_base_page) {
1535                                 free_base_page = page;
1536                                 free_base_pfn = pfn;
1537                                 nr_to_free = 0;
1538                         }
1539                         nr_to_free++;
1540
1541                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1542                         continue;
1543 free_range:
1544                         /* Free the current block of pages to allocator */
1545                         nr_pages += nr_to_free;
1546                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1547                                                                 nr_to_free);
1548                         free_base_page = NULL;
1549                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1550                 }
1551                 /* Free the last block of pages to allocator */
1552                 nr_pages += nr_to_free;
1553                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1554
1555                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1556         }
1557
1558         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1559         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1560
1561         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1562                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1563
1564         pgdat_init_report_one_done();
1565         return 0;
1566 }
1567 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1568
1569 void __init page_alloc_init_late(void)
1570 {
1571         struct zone *zone;
1572
1573 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1574         int nid;
1575
1576         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1577         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1578         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1579                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1580         }
1581
1582         /* Block until all are initialised */
1583         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1584
1585         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1586         files_maxfiles_init();
1587 #endif
1588 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1589         /* Discard memblock private memory */
1590         memblock_discard();
1591 #endif
1592
1593         for_each_populated_zone(zone)
1594                 set_zone_contiguous(zone);
1595 }
1596
1597 #ifdef CONFIG_CMA
1598 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1599 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1600 {
1601         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1602         struct page *p = page;
1603
1604         do {
1605                 __ClearPageReserved(p);
1606                 set_page_count(p, 0);
1607         } while (++p, --i);
1608
1609         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1610
1611         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1612                 i = pageblock_nr_pages;
1613                 p = page;
1614                 do {
1615                         set_page_refcounted(p);
1616                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1617                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1618                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1619         } else {
1620                 set_page_refcounted(page);
1621                 __free_pages(page, pageblock_order);
1622         }
1623
1624         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1625 }
1626 #endif
1627
1628 /*
1629  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1630  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1631  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1632  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1633  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1634  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1635  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1636  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1637  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1638  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1639  *
1640  * -- nyc
1641  */
1642 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1643         int low, int high, struct free_area *area,
1644         int migratetype)
1645 {
1646         unsigned long size = 1 << high;
1647
1648         while (high > low) {
1649                 area--;
1650                 high--;
1651                 size >>= 1;
1652                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1653
1654                 /*
1655                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1656                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1657                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1658                  * pages will stay not present in virtual address space
1659                  */
1660                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1661                         continue;
1662
1663                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1664                 area->nr_free++;
1665                 set_page_order(&page[size], high);
1666         }
1667 }
1668
1669 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1670 {
1671         const char *bad_reason = NULL;
1672         unsigned long bad_flags = 0;
1673
1674         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1675                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1676         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1677                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1678         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1679                 bad_reason = "nonzero _count";
1680         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1681                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1682                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1683                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1684                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1685                 return;
1686         }
1687         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1688                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1689                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1690         }
1691 #ifdef CONFIG_MEMCG
1692         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1693                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1694 #endif
1695         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1696 }
1697
1698 /*
1699  * This page is about to be returned from the page allocator
1700  */
1701 static inline int check_new_page(struct page *page)
1702 {
1703         if (likely(page_expected_state(page,
1704                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1705                 return 0;
1706
1707         check_new_page_bad(page);
1708         return 1;
1709 }
1710
1711 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1712 {
1713         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1714                 page_poisoning_enabled();
1715 }
1716
1717 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1718 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1719 {
1720         return false;
1721 }
1722
1723 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1724 {
1725         return check_new_page(page);
1726 }
1727 #else
1728 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1729 {
1730         return check_new_page(page);
1731 }
1732 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1733 {
1734         return false;
1735 }
1736 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1737
1738 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1739 {
1740         int i;
1741         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1742                 struct page *p = page + i;
1743
1744                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1745                         return true;
1746         }
1747
1748         return false;
1749 }
1750
1751 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1752                                 gfp_t gfp_flags)
1753 {
1754         set_page_private(page, 0);
1755         set_page_refcounted(page);
1756
1757         arch_alloc_page(page, order);
1758         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1759         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1760         kasan_alloc_pages(page, order);
1761         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1762 }
1763
1764 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1765                                                         unsigned int alloc_flags)
1766 {
1767         int i;
1768
1769         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1770
1771         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1772                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1773                         clear_highpage(page + i);
1774
1775         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1776                 prep_compound_page(page, order);
1777
1778         /*
1779          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1780          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1781          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1782          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1783          */
1784         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1785                 set_page_pfmemalloc(page);
1786         else
1787                 clear_page_pfmemalloc(page);
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1792  * the smallest available page from the freelists
1793  */
1794 static inline
1795 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1796                                                 int migratetype)
1797 {
1798         unsigned int current_order;
1799         struct free_area *area;
1800         struct page *page;
1801
1802         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1803         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1804                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1805                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1806                                                         struct page, lru);
1807                 if (!page)
1808                         continue;
1809                 list_del(&page->lru);
1810                 rmv_page_order(page);
1811                 area->nr_free--;
1812                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1813                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1814                 return page;
1815         }
1816
1817         return NULL;
1818 }
1819
1820
1821 /*
1822  * This array describes the order lists are fallen back to when
1823  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1824  */
1825 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1826         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1827         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1828         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1829 #ifdef CONFIG_CMA
1830         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1831 #endif
1832 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1833         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1834 #endif
1835 };
1836
1837 #ifdef CONFIG_CMA
1838 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1839                                         unsigned int order)
1840 {
1841         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1842 }
1843 #else
1844 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1845                                         unsigned int order) { return NULL; }
1846 #endif
1847
1848 /*
1849  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1850  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1851  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1852  */
1853 static int move_freepages(struct zone *zone,
1854                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1855                           int migratetype, int *num_movable)
1856 {
1857         struct page *page;
1858         unsigned int order;
1859         int pages_moved = 0;
1860
1861 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1862         /*
1863          * page_zone is not safe to call in this context when
1864          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1865          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1866          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1867          * grouping pages by mobility
1868          */
1869         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1870 #endif
1871
1872         if (num_movable)
1873                 *num_movable = 0;
1874
1875         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1876                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1877                         page++;
1878                         continue;
1879                 }
1880
1881                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1882                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1883
1884                 if (!PageBuddy(page)) {
1885                         /*
1886                          * We assume that pages that could be isolated for
1887                          * migration are movable. But we don't actually try
1888                          * isolating, as that would be expensive.
1889                          */
1890                         if (num_movable &&
1891                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1892                                 (*num_movable)++;
1893
1894                         page++;
1895                         continue;
1896                 }
1897
1898                 order = page_order(page);
1899                 list_move(&page->lru,
1900                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1901                 page += 1 << order;
1902                 pages_moved += 1 << order;
1903         }
1904
1905         return pages_moved;
1906 }
1907
1908 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1909                                 int migratetype, int *num_movable)
1910 {
1911         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1912         struct page *start_page, *end_page;
1913
1914         start_pfn = page_to_pfn(page);
1915         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1916         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1917         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1918         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1919
1920         /* Do not cross zone boundaries */
1921         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1922                 start_page = page;
1923         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1924                 return 0;
1925
1926         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1927                                                                 num_movable);
1928 }
1929
1930 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1931                                         int start_order, int migratetype)
1932 {
1933         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1934
1935         while (nr_pageblocks--) {
1936                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1937                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1938         }
1939 }
1940
1941 /*
1942  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1943  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1944  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1945  *
1946  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1947  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1948  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1949  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1950  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1951  * pageblocks.
1952  */
1953 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1954 {
1955         /*
1956          * Leaving this order check is intended, although there is
1957          * relaxed order check in next check. The reason is that
1958          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1959          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1960          * so could be changed anytime.
1961          */
1962         if (order >= pageblock_order)
1963                 return true;
1964
1965         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1966                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1967                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1968                 page_group_by_mobility_disabled)
1969                 return true;
1970
1971         return false;
1972 }
1973
1974 /*
1975  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1976  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1977  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1978  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1979  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1980  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1981  */
1982 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1983                                         int start_type, bool whole_block)
1984 {
1985         unsigned int current_order = page_order(page);
1986         struct free_area *area;
1987         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1988         int old_block_type;
1989
1990         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1991
1992         /*
1993          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1994          * highatomic accounting.
1995          */
1996         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1997                 goto single_page;
1998
1999         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2000         if (current_order >= pageblock_order) {
2001                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2002                 goto single_page;
2003         }
2004
2005         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2006         if (!whole_block)
2007                 goto single_page;
2008
2009         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2010                                                 &movable_pages);
2011         /*
2012          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2013          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2014          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2015          */
2016         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2017                 alike_pages = movable_pages;
2018         } else {
2019                 /*
2020                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2021                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2022                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2023                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2024                  * exact migratetype of non-movable pages.
2025                  */
2026                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2027                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2028                                                 - (free_pages + movable_pages);
2029                 else
2030                         alike_pages = 0;
2031         }
2032
2033         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2034         if (!free_pages)
2035                 goto single_page;
2036
2037         /*
2038          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2039          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2040          */
2041         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2042                         page_group_by_mobility_disabled)
2043                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2044
2045         return;
2046
2047 single_page:
2048         area = &zone->free_area[current_order];
2049         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2050 }
2051
2052 /*
2053  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2054  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2055  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2056  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2057  */
2058 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2059                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2060 {
2061         int i;
2062         int fallback_mt;
2063
2064         if (area->nr_free == 0)
2065                 return -1;
2066
2067         *can_steal = false;
2068         for (i = 0;; i++) {
2069                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2070                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2071                         break;
2072
2073                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2074                         continue;
2075
2076                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2077                         *can_steal = true;
2078
2079                 if (!only_stealable)
2080                         return fallback_mt;
2081
2082                 if (*can_steal)
2083                         return fallback_mt;
2084         }
2085
2086         return -1;
2087 }
2088
2089 /*
2090  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2091  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2092  */
2093 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2094                                 unsigned int alloc_order)
2095 {
2096         int mt;
2097         unsigned long max_managed, flags;
2098
2099         /*
2100          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2101          * Check is race-prone but harmless.
2102          */
2103         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2104         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2105                 return;
2106
2107         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2108
2109         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2110         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2111                 goto out_unlock;
2112
2113         /* Yoink! */
2114         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2115         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2116             && !is_migrate_cma(mt)) {
2117                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2118                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2119                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2120         }
2121
2122 out_unlock:
2123         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2124 }
2125
2126 /*
2127  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2128  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2129  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2130  * to recover from than an OOM.
2131  *
2132  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2133  * pageblock is exhausted.
2134  */
2135 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2136                                                 bool force)
2137 {
2138         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2139         unsigned long flags;
2140         struct zoneref *z;
2141         struct zone *zone;
2142         struct page *page;
2143         int order;
2144         bool ret;
2145
2146         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2147                                                                 ac->nodemask) {
2148                 /*
2149                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2150                  * is really high.
2151                  */
2152                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2153                                         pageblock_nr_pages)
2154                         continue;
2155
2156                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2157                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2158                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2159
2160                         page = list_first_entry_or_null(
2161                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2162                                         struct page, lru);
2163                         if (!page)
2164                                 continue;
2165
2166                         /*
2167                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2168                          * we can counter several free pages in a pageblock
2169                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2170                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2171                          * adjust the count once.
2172                          */
2173                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2174                                 /*
2175                                  * It should never happen but changes to
2176                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2177                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2178                                  * while unreserving so be safe and watch for
2179                                  * underflows.
2180                                  */
2181                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2182                                                 pageblock_nr_pages,
2183                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2184                         }
2185
2186                         /*
2187                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2188                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2189                          * is doing the work and needs the pages. More
2190                          * importantly, if the block was always converted to
2191                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2192                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2193                          * may increase.
2194                          */
2195                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2196                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2197                                                                         NULL);
2198                         if (ret) {
2199                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2200                                 return ret;
2201                         }
2202                 }
2203                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2204         }
2205
2206         return false;
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2211  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2212  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2213  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2214  *
2215  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2216  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2217  * condition simpler.
2218  */
2219 static inline bool
2220 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2221 {
2222         struct free_area *area;
2223         int current_order;
2224         struct page *page;
2225         int fallback_mt;
2226         bool can_steal;
2227
2228         /*
2229          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2230          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2231          * would be too costly to do exactly.
2232          */
2233         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2234                                 --current_order) {
2235                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2236                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2237                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2238                 if (fallback_mt == -1)
2239                         continue;
2240
2241                 /*
2242                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2243                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2244                  * steal and split the smallest available page instead of the
2245                  * largest available page, because even if the next movable
2246                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2247                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2248                  */
2249                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2250                                         && current_order > order)
2251                         goto find_smallest;
2252
2253                 goto do_steal;
2254         }
2255
2256         return false;
2257
2258 find_smallest:
2259         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2260                                                         current_order++) {
2261                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2262                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2263                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2264                 if (fallback_mt != -1)
2265                         break;
2266         }
2267
2268         /*
2269          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2270          * when looking for the largest page.
2271          */
2272         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2273
2274 do_steal:
2275         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2276                                                         struct page, lru);
2277
2278         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2279
2280         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2281                 start_migratetype, fallback_mt);
2282
2283         return true;
2284
2285 }
2286
2287 /*
2288  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2289  * Call me with the zone->lock already held.
2290  */
2291 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2292                                 int migratetype)
2293 {
2294         struct page *page;
2295
2296 retry:
2297         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2298         if (unlikely(!page)) {
2299                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2300                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2301
2302                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2303                         goto retry;
2304         }
2305
2306         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2307         return page;
2308 }
2309
2310 /*
2311  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2312  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2313  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2314  */
2315 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2316                         unsigned long count, struct list_head *list,
2317                         int migratetype, bool cold)
2318 {
2319         int i, alloced = 0;
2320
2321         spin_lock(&zone->lock);
2322         for (i = 0; i < count; ++i) {
2323                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2324                 if (unlikely(page == NULL))
2325                         break;
2326
2327                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2328                         continue;
2329
2330                 /*
2331                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2332                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2333                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2334                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2335                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2336                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2337                  * properly.
2338                  */
2339                 if (likely(!cold))
2340                         list_add(&page->lru, list);
2341                 else
2342                         list_add_tail(&page->lru, list);
2343                 list = &page->lru;
2344                 alloced++;
2345                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2346                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2347                                               -(1 << order));
2348         }
2349
2350         /*
2351          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2352          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2353          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2354          * pages added to the pcp list.
2355          */
2356         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2357         spin_unlock(&zone->lock);
2358         return alloced;
2359 }
2360
2361 #ifdef CONFIG_NUMA
2362 /*
2363  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2364  * currently executing processor on remote nodes after they have
2365  * expired.
2366  *
2367  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2368  * a single processor.
2369  */
2370 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2371 {
2372         unsigned long flags;
2373         int to_drain, batch;
2374
2375         local_irq_save(flags);
2376         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2377         to_drain = min(pcp->count, batch);
2378         if (to_drain > 0) {
2379                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2380                 pcp->count -= to_drain;
2381         }
2382         local_irq_restore(flags);
2383 }
2384 #endif
2385
2386 /*
2387  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2388  *
2389  * The processor must either be the current processor and the
2390  * thread pinned to the current processor or a processor that
2391  * is not online.
2392  */
2393 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2394 {
2395         unsigned long flags;
2396         struct per_cpu_pageset *pset;
2397         struct per_cpu_pages *pcp;
2398
2399         local_irq_save(flags);
2400         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2401
2402         pcp = &pset->pcp;
2403         if (pcp->count) {
2404                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2405                 pcp->count = 0;
2406         }
2407         local_irq_restore(flags);
2408 }
2409
2410 /*
2411  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2412  *
2413  * The processor must either be the current processor and the
2414  * thread pinned to the current processor or a processor that
2415  * is not online.
2416  */
2417 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2418 {
2419         struct zone *zone;
2420
2421         for_each_populated_zone(zone) {
2422                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2423         }
2424 }
2425
2426 /*
2427  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2428  *
2429  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2430  * the single zone's pages.
2431  */
2432 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2433 {
2434         int cpu = smp_processor_id();
2435
2436         if (zone)
2437                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2438         else
2439                 drain_pages(cpu);
2440 }
2441
2442 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2443 {
2444         /*
2445          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2446          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2447          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2448          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2449          * a different one.
2450          */
2451         preempt_disable();
2452         drain_local_pages(NULL);
2453         preempt_enable();
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2458  *
2459  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2460  *
2461  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2462  */
2463 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2464 {
2465         int cpu;
2466
2467         /*
2468          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2469          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2470          */
2471         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2472
2473         /*
2474          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2475          * initialized.
2476          */
2477         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2478                 return;
2479
2480         /* Workqueues cannot recurse */
2481         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2482                 return;
2483
2484         /*
2485          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2486          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2487          * the drain to be complete when the call returns.
2488          */
2489         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2490                 if (!zone)
2491                         return;
2492                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2493         }
2494
2495         /*
2496          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2497          * as offline notification will cause the notified
2498          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2499          * disables preemption as part of its processing
2500          */
2501         for_each_online_cpu(cpu) {
2502                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2503                 struct zone *z;
2504                 bool has_pcps = false;
2505
2506                 if (zone) {
2507                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2508                         if (pcp->pcp.count)
2509                                 has_pcps = true;
2510                 } else {
2511                         for_each_populated_zone(z) {
2512                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2513                                 if (pcp->pcp.count) {
2514                                         has_pcps = true;
2515                                         break;
2516                                 }
2517                         }
2518                 }
2519
2520                 if (has_pcps)
2521                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2522                 else
2523                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2524         }
2525
2526         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2527                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2528                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2529                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2530         }
2531         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2532                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2533
2534         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2535 }
2536
2537 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2538
2539 /*
2540  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2541  */
2542 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2543
2544 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2545 {
2546         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2547         unsigned long flags;
2548         unsigned int order, t;
2549         struct page *page;
2550
2551         if (zone_is_empty(zone))
2552                 return;
2553
2554         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2555
2556         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2557         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2558                 if (pfn_valid(pfn)) {
2559                         page = pfn_to_page(pfn);
2560
2561                         if (!--page_count) {
2562                                 touch_nmi_watchdog();
2563                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2564                         }
2565
2566                         if (page_zone(page) != zone)
2567                                 continue;
2568
2569                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2570                                 swsusp_unset_page_free(page);
2571                 }
2572
2573         for_each_migratetype_order(order, t) {
2574                 list_for_each_entry(page,
2575                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2576                         unsigned long i;
2577
2578                         pfn = page_to_pfn(page);
2579                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2580                                 if (!--page_count) {
2581                                         touch_nmi_watchdog();
2582                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2583                                 }
2584                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2585                         }
2586                 }
2587         }
2588         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2589 }
2590 #endif /* CONFIG_PM */
2591
2592 /*
2593  * Free a 0-order page
2594  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2595  */
2596 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2597 {
2598         struct zone *zone = page_zone(page);
2599         struct per_cpu_pages *pcp;
2600         unsigned long flags;
2601         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2602         int migratetype;
2603
2604         if (!free_pcp_prepare(page))
2605                 return;
2606
2607         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2608         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2609         local_irq_save(flags);
2610         __count_vm_event(PGFREE);
2611
2612         /*
2613          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2614          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2615          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2616          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2617          * excessively into the page allocator
2618          */
2619         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2620                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2621                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2622                         goto out;
2623                 }
2624                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2625         }
2626
2627         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2628         if (!cold)
2629                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2630         else
2631                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2632         pcp->count++;
2633         if (pcp->count >= pcp->high) {
2634                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2635                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2636                 pcp->count -= batch;
2637         }
2638
2639 out:
2640         local_irq_restore(flags);
2641 }
2642
2643 /*
2644  * Free a list of 0-order pages
2645  */
2646 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2647 {
2648         struct page *page, *next;
2649
2650         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2651                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2652                 free_hot_cold_page(page, cold);
2653         }
2654 }
2655
2656 /*
2657  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2658  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2659  * Each sub-page must be freed individually.
2660  *
2661  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2662  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2663  */
2664 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2665 {
2666         int i;
2667
2668         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2669         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2670
2671 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2672         /*
2673          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2674          * otherwise free the whole shadow.
2675          */
2676         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2677                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2678 #endif
2679
2680         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2681                 set_page_refcounted(page + i);
2682         split_page_owner(page, order);
2683 }
2684 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2685
2686 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2687 {
2688         unsigned long watermark;
2689         struct zone *zone;
2690         int mt;
2691
2692         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2693
2694         zone = page_zone(page);
2695         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2696
2697         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2698                 /*
2699                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2700                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2701                  * watermark, because we already know our high-order page
2702                  * exists.
2703                  */
2704                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2705                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2706                         return 0;
2707
2708                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2709         }
2710
2711         /* Remove page from free list */
2712         list_del(&page->lru);
2713         zone->free_area[order].nr_free--;
2714         rmv_page_order(page);
2715
2716         /*
2717          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2718          * pageblock
2719          */
2720         if (order >= pageblock_order - 1) {
2721                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2722                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2723                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2724                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2725                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2726                                 set_pageblock_migratetype(page,
2727                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2728                 }
2729         }
2730
2731
2732         return 1UL << order;
2733 }
2734
2735 /*
2736  * Update NUMA hit/miss statistics
2737  *
2738  * Must be called with interrupts disabled.
2739  */
2740 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2741 {
2742 #ifdef CONFIG_NUMA
2743         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2744
2745         if (z->node != numa_node_id())
2746                 local_stat = NUMA_OTHER;
2747
2748         if (z->node == preferred_zone->node)
2749                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2750         else {
2751                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2752                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2753         }
2754         __inc_zone_state(z, local_stat);
2755 #endif
2756 }
2757
2758 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2759 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2760                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2761                         struct list_head *list)
2762 {
2763         struct page *page;
2764
2765         do {
2766                 if (list_empty(list)) {
2767                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2768                                         pcp->batch, list,
2769                                         migratetype, cold);
2770                         if (unlikely(list_empty(list)))
2771                                 return NULL;
2772                 }
2773
2774                 if (cold)
2775                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2776                 else
2777                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2778
2779                 list_del(&page->lru);
2780                 pcp->count--;
2781         } while (check_new_pcp(page));
2782
2783         return page;
2784 }
2785
2786 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2787 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2788                         struct zone *zone, unsigned int order,
2789                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2790 {
2791         struct per_cpu_pages *pcp;
2792         struct list_head *list;
2793         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2794         struct page *page;
2795         unsigned long flags;
2796
2797         local_irq_save(flags);
2798         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2799         list = &pcp->lists[migratetype];
2800         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2801         if (page) {
2802                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2803                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2804         }
2805         local_irq_restore(flags);
2806         return page;
2807 }
2808
2809 /*
2810  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2811  */
2812 static inline
2813 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2814                         struct zone *zone, unsigned int order,
2815                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2816                         int migratetype)
2817 {
2818         unsigned long flags;
2819         struct page *page;
2820
2821         if (likely(order == 0)) {
2822                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2823                                 gfp_flags, migratetype);
2824                 goto out;
2825         }
2826
2827         /*
2828          * We most definitely don't want callers attempting to
2829          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2830          */
2831         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2832         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2833
2834         do {
2835                 page = NULL;
2836                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2837                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2838                         if (page)
2839                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2840                 }
2841                 if (!page)
2842                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2843         } while (page && check_new_pages(page, order));
2844         spin_unlock(&zone->lock);
2845         if (!page)
2846                 goto failed;
2847         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2848                                   get_pcppage_migratetype(page));
2849
2850         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2851         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2852         local_irq_restore(flags);
2853
2854 out:
2855         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2856         return page;
2857
2858 failed:
2859         local_irq_restore(flags);
2860         return NULL;
2861 }
2862
2863 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2864
2865 static struct {
2866         struct fault_attr attr;
2867
2868         bool ignore_gfp_highmem;
2869         bool ignore_gfp_reclaim;
2870         u32 min_order;
2871 } fail_page_alloc = {
2872         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2873         .ignore_gfp_reclaim = true,
2874         .ignore_gfp_highmem = true,
2875         .min_order = 1,
2876 };
2877
2878 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2879 {
2880         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2881 }
2882 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2883
2884 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2885 {
2886         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2887                 return false;
2888         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2889                 return false;
2890         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2891                 return false;
2892         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2893                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2894                 return false;
2895
2896         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2897 }
2898
2899 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2900
2901 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2902 {
2903         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2904         struct dentry *dir;
2905
2906         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2907                                         &fail_page_alloc.attr);
2908         if (IS_ERR(dir))
2909                 return PTR_ERR(dir);
2910
2911         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2912                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2913                 goto fail;
2914         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2915                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2916                 goto fail;
2917         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2918                                 &fail_page_alloc.min_order))
2919                 goto fail;
2920
2921         return 0;
2922 fail:
2923         debugfs_remove_recursive(dir);
2924
2925         return -ENOMEM;
2926 }
2927
2928 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2929
2930 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2931
2932 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2933
2934 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2935 {
2936         return false;
2937 }
2938
2939 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2940
2941 /*
2942  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2943  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2944  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2945  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2946  */
2947 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2948                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2949                          long free_pages)
2950 {
2951         long min = mark;
2952         int o;
2953         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2954
2955         /* free_pages may go negative - that's OK */
2956         free_pages -= (1 << order) - 1;
2957
2958         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2959                 min -= min / 2;
2960
2961         /*
2962          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2963          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2964          * atomic reserve but it avoids a search.
2965          */
2966         if (likely(!alloc_harder))
2967                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2968         else
2969                 min -= min / 4;
2970
2971 #ifdef CONFIG_CMA
2972         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2973         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2974                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2975 #endif
2976
2977         /*
2978          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2979          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2980          * even if a suitable page happened to be free.
2981          */
2982         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2983                 return false;
2984
2985         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2986         if (!order)
2987                 return true;
2988
2989         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2990         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2991                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2992                 int mt;
2993
2994                 if (!area->nr_free)
2995                         continue;
2996
2997                 if (alloc_harder)
2998                         return true;
2999
3000                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3001                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3002                                 return true;
3003                 }
3004
3005 #ifdef CONFIG_CMA
3006                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3007                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3008                         return true;
3009                 }
3010 #endif
3011         }
3012         return false;
3013 }
3014
3015 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3016                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3017 {
3018         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3019                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3020 }
3021
3022 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3023                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3024 {
3025         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3026         long cma_pages = 0;
3027
3028 #ifdef CONFIG_CMA
3029         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3030         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3031                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3032 #endif
3033
3034         /*
3035          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3036          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3037          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3038          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3039          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3040          */
3041         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3042                 return true;
3043
3044         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3045                                         free_pages);
3046 }
3047
3048 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3049                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3050 {
3051         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3052
3053         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3054                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3055
3056         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3057                                                                 free_pages);
3058 }
3059
3060 #ifdef CONFIG_NUMA
3061 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3062 {
3063         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3064                                 RECLAIM_DISTANCE;
3065 }
3066 #else   /* CONFIG_NUMA */
3067 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3068 {
3069         return true;
3070 }
3071 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3072
3073 /*
3074  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3075  * a page.
3076  */
3077 static struct page *
3078 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3079                                                 const struct alloc_context *ac)
3080 {
3081         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3082         struct zone *zone;
3083         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3084
3085         /*
3086          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3087          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3088          */
3089         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3090                                                                 ac->nodemask) {
3091                 struct page *page;
3092                 unsigned long mark;
3093
3094                 if (cpusets_enabled() &&
3095                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3096                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3097                                 continue;
3098                 /*
3099                  * When allocating a page cache page for writing, we
3100                  * want to get it from a node that is within its dirty
3101                  * limit, such that no single node holds more than its
3102                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3103                  * The dirty limits take into account the node's
3104                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3105                  * should be able to balance it without having to
3106                  * write pages from its LRU list.
3107                  *
3108                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3109                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3110                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3111                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3112                  * nodes are together not big enough to reach the
3113                  * global limit.  The proper fix for these situations
3114                  * will require awareness of nodes in the
3115                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3116                  */
3117                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3118                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3119                                 continue;
3120
3121                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3122                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3123                                 continue;
3124                         }
3125                 }
3126
3127                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3128                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3129                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3130                         int ret;
3131
3132                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3133                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3134                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3135                                 goto try_this_zone;
3136
3137                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3138                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3139                                 continue;
3140
3141                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3142                         switch (ret) {
3143                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3144                                 /* did not scan */
3145                                 continue;
3146                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3147                                 /* scanned but unreclaimable */
3148                                 continue;
3149                         default:
3150                                 /* did we reclaim enough */
3151                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3152                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3153                                         goto try_this_zone;
3154
3155                                 continue;
3156                         }
3157                 }
3158
3159 try_this_zone:
3160                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3161                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3162                 if (page) {
3163                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3164
3165                         /*
3166                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3167                          * if the pageblock should be reserved for the future
3168                          */
3169                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3170                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3171
3172                         return page;
3173                 }
3174         }
3175
3176         return NULL;
3177 }
3178
3179 /*
3180  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3181  * meminfo in irq context.
3182  */
3183 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3184 {
3185         bool ret = false;
3186
3187 #if NODES_SHIFT > 8
3188         ret = in_interrupt();
3189 #endif
3190         return ret;
3191 }
3192
3193 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3194 {
3195         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3196         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3197
3198         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3199                 return;
3200
3201         /*
3202          * This documents exceptions given to allocations in certain
3203          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3204          * of allowed nodes.
3205          */
3206         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3207                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3208                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3209                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3210         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3211                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3212
3213         show_mem(filter, nodemask);
3214 }
3215
3216 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3217 {
3218         struct va_format vaf;
3219         va_list args;
3220         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3221                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3222
3223         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3224                 return;
3225
3226         pr_warn("%s: ", current->comm);
3227
3228         va_start(args, fmt);
3229         vaf.fmt = fmt;
3230         vaf.va = &args;
3231         pr_cont("%pV", &vaf);
3232         va_end(args);
3233
3234         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3235         if (nodemask)
3236                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3237         else
3238                 pr_cont("(null)\n");
3239
3240         cpuset_print_current_mems_allowed();
3241
3242         dump_stack();
3243         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3244 }
3245
3246 static inline struct page *
3247 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3248                               unsigned int alloc_flags,
3249                               const struct alloc_context *ac)
3250 {
3251         struct page *page;
3252
3253         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3254                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3255         /*
3256          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3257          * are depleted
3258          */
3259         if (!page)
3260                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3261                                 alloc_flags, ac);
3262
3263         return page;
3264 }
3265
3266 static inline struct page *
3267 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3268         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3269 {
3270         struct oom_control oc = {
3271                 .zonelist = ac->zonelist,
3272                 .nodemask = ac->nodemask,
3273                 .memcg = NULL,
3274                 .gfp_mask = gfp_mask,
3275                 .order = order,
3276         };
3277         struct page *page;
3278
3279         *did_some_progress = 0;
3280
3281         /*
3282          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3283          * making progress for us.
3284          */
3285         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3286                 *did_some_progress = 1;
3287                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3288                 return NULL;
3289         }
3290
3291         /*
3292          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3293          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3294          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3295          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3296          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3297          */
3298         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3299                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3300                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3301         if (page)
3302                 goto out;
3303
3304         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3305         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3306                 goto out;
3307         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3308         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3309                 goto out;
3310         /*
3311          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3312          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3313          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3314          * fallback than shooting a random task.
3315          */
3316         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3317                 goto out;
3318         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3319         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3320                 goto out;
3321         if (pm_suspended_storage())
3322                 goto out;
3323         /*
3324          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3325          * other request to make a forward progress.
3326          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3327          * do much for this context but let's try it to at least get
3328          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3329          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3330          * failures more gracefully we should just bail out here.
3331          */
3332
3333         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3334         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3335                 goto out;
3336
3337         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3338         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3339                 *did_some_progress = 1;
3340
3341                 /*
3342                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3343                  * reserves
3344                  */
3345                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3346                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3347                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3348         }
3349 out:
3350         mutex_unlock(&oom_lock);
3351         return page;
3352 }
3353
3354 /*
3355  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3356  * killer is consider as the only way to move forward.
3357  */
3358 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3359
3360 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3361 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3362 static struct page *
3363 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3364                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3365                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3366 {
3367         struct page *page;
3368         unsigned int noreclaim_flag;
3369
3370         if (!order)
3371                 return NULL;
3372
3373         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3374         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3375                                                                         prio);
3376         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3377
3378         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3379                 return NULL;
3380
3381         /*
3382          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3383          * count a compaction stall
3384          */
3385         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3386
3387         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3388
3389         if (page) {
3390                 struct zone *zone = page_zone(page);
3391
3392                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3393                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3394                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3395                 return page;
3396         }
3397
3398         /*
3399          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3400          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3401          */
3402         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3403
3404         cond_resched();
3405
3406         return NULL;
3407 }
3408
3409 static inline bool
3410 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3411                      enum compact_result compact_result,
3412                      enum compact_priority *compact_priority,
3413                      int *compaction_retries)
3414 {
3415         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3416         int min_priority;
3417         bool ret = false;
3418         int retries = *compaction_retries;
3419         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3420
3421         if (!order)
3422                 return false;
3423
3424         if (compaction_made_progress(compact_result))
3425                 (*compaction_retries)++;
3426
3427         /*
3428          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3429          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3430          * failure could be caused by insufficient priority
3431          */
3432         if (compaction_failed(compact_result))
3433                 goto check_priority;
3434
3435         /*
3436          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3437          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3438          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3439          * compaction.
3440          */
3441         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3442                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3443                 goto out;
3444         }
3445
3446         /*
3447          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3448          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3449          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3450          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3451          * would need much more detailed feedback from compaction to
3452          * make a better decision.
3453          */
3454         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3455                 max_retries /= 4;
3456         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3457                 ret = true;
3458                 goto out;
3459         }
3460
3461         /*
3462          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3463          * all retries or failed at the lower priorities.
3464          */
3465 check_priority:
3466         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3467                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3468
3469         if (*compact_priority > min_priority) {
3470                 (*compact_priority)--;
3471                 *compaction_retries = 0;
3472                 ret = true;
3473         }
3474 out:
3475         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3476         return ret;
3477 }
3478 #else
3479 static inline struct page *
3480 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3481                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3482                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3483 {
3484         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3485         return NULL;
3486 }
3487
3488 static inline bool
3489 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3490                      enum compact_result compact_result,
3491                      enum compact_priority *compact_priority,
3492                      int *compaction_retries)
3493 {
3494         struct zone *zone;
3495         struct zoneref *z;
3496
3497         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3498                 return false;
3499
3500         /*
3501          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3502          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3503          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3504          * watermarks are OK.
3505          */
3506         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3507                                         ac->nodemask) {
3508                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3509                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3510                         return true;
3511         }
3512         return false;
3513 }
3514 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3515
3516 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3517 static int
3518 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3519                                         const struct alloc_context *ac)
3520 {
3521         struct reclaim_state reclaim_state;
3522         int progress;
3523         unsigned int noreclaim_flag;
3524
3525         cond_resched();
3526
3527         /* We now go into synchronous reclaim */
3528         cpuset_memory_pressure_bump();
3529         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3530         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3531         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3532         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3533
3534         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3535                                                                 ac->nodemask);
3536
3537         current->reclaim_state = NULL;
3538         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3539         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3540
3541         cond_resched();
3542
3543         return progress;
3544 }
3545
3546 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3547 static inline struct page *
3548 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3549                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3550                 unsigned long *did_some_progress)
3551 {
3552         struct page *page = NULL;
3553         bool drained = false;
3554
3555         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3556         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3557                 return NULL;
3558
3559 retry:
3560         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3561
3562         /*
3563          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3564          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3565          * Shrink them them and try again
3566          */
3567         if (!page && !drained) {
3568                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3569                 drain_all_pages(NULL);
3570                 drained = true;
3571                 goto retry;
3572         }
3573
3574         return page;
3575 }
3576
3577 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3578 {
3579         struct zoneref *z;
3580         struct zone *zone;
3581         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3582
3583         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3584                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3585                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3586                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3587                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3588         }
3589 }
3590
3591 static inline unsigned int
3592 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3593 {
3594         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3595
3596         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3597         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3598
3599         /*
3600          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3601          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3602          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3603          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3604          */
3605         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3606
3607         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3608                 /*
3609                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3610                  * if it can't schedule.
3611                  */
3612                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3613                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3614                 /*
3615                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3616                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3617                  */
3618                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3619         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3620                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3621
3622 #ifdef CONFIG_CMA
3623         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3624                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3625 #endif
3626         return alloc_flags;
3627 }
3628
3629 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3630 {
3631         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3632                 return false;
3633
3634         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3635                 return true;
3636         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3637                 return true;
3638         if (!in_interrupt() &&
3639                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3640                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3641                 return true;
3642
3643         return false;
3644 }
3645
3646 /*
3647  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3648  * for the given allocation request.
3649  *
3650  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3651  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3652  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3653  *
3654  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3655  */
3656 static inline bool
3657 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3658                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3659                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3660 {
3661         struct zone *zone;
3662         struct zoneref *z;
3663
3664         /*
3665          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3666          * their order will become available due to high fragmentation so
3667          * always increment the no progress counter for them
3668          */
3669         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3670                 *no_progress_loops = 0;
3671         else
3672                 (*no_progress_loops)++;
3673
3674         /*
3675          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3676          * several times in the row.
3677          */
3678         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3679                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3680                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3681         }
3682
3683         /*
3684          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3685          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3686          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3687          * screwed and have to go OOM.
3688          */
3689         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3690                                         ac->nodemask) {
3691                 unsigned long available;
3692                 unsigned long reclaimable;
3693                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3694                 bool wmark;
3695
3696                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3697                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3698
3699                 /*
3700                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3701                  * reclaimable pages?
3702                  */
3703                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3704                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3705                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3706                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3707                 if (wmark) {
3708                         /*
3709                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3710                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3711                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3712                          * prevent from pre mature OOM
3713                          */
3714                         if (!did_some_progress) {
3715                                 unsigned long write_pending;
3716
3717                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3718                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3719
3720                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3721                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3722                                         return true;
3723                                 }
3724                         }
3725
3726                         /*
3727                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3728                          * context and the current implementation of the WQ
3729                          * concurrency control doesn't recognize that
3730                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3731                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3732                          * do a short sleep here rather than calling
3733                          * cond_resched().
3734                          */
3735                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3736                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3737                         else
3738                                 cond_resched();
3739
3740                         return true;
3741                 }
3742         }
3743
3744         return false;
3745 }
3746
3747 static inline bool
3748 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3749 {
3750         /*
3751          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3752          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3753          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3754          * such a way the check therein was true, and then it became false
3755          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3756          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3757          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3758          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3759          * caller can deal with a violated nodemask.
3760          */
3761         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3762                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3763                 ac->nodemask = NULL;
3764                 return true;
3765         }
3766
3767         /*
3768          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3769          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3770          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3771          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3772          * retry.
3773          */
3774         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3775                 return true;
3776
3777         return false;
3778 }
3779
3780 static inline struct page *
3781 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3782                                                 struct alloc_context *ac)
3783 {
3784         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3785         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3786         struct page *page = NULL;
3787         unsigned int alloc_flags;
3788         unsigned long did_some_progress;
3789         enum compact_priority compact_priority;
3790         enum compact_result compact_result;
3791         int compaction_retries;
3792         int no_progress_loops;
3793         unsigned long alloc_start = jiffies;
3794         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3795         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3796
3797         /*
3798          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3799          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3800          * be using allocators in order of preference for an area that is
3801          * too large.
3802          */
3803         if (order >= MAX_ORDER) {
3804                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3805                 return NULL;
3806         }
3807
3808         /*
3809          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3810          * callers that are not in atomic context.
3811          */
3812         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3813                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3814                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3815
3816 retry_cpuset:
3817         compaction_retries = 0;
3818         no_progress_loops = 0;
3819         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3820         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3821
3822         /*
3823          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3824          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3825          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3826          */
3827         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3828
3829         /*
3830          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3831          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3832          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3833          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3834          */
3835         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3836                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3837         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3838                 goto nopage;
3839
3840         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3841                 wake_all_kswapds(order, ac);
3842
3843         /*
3844          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3845          * that first
3846          */
3847         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3848         if (page)
3849                 goto got_pg;
3850
3851         /*
3852          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3853          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3854          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3855          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3856          * same migratetype.
3857          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3858          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3859          */
3860         if (can_direct_reclaim &&
3861                         (costly_order ||
3862                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3863                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3864                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3865                                                 alloc_flags, ac,
3866                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3867                                                 &compact_result);
3868                 if (page)
3869                         goto got_pg;
3870
3871                 /*
3872                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3873                  * includes THP page fault allocations
3874                  */
3875                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3876                         /*
3877                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3878                          * it is because sync compaction recently failed. If
3879                          * this is the case and the caller requested a THP
3880                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3881                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3882                          * direct reclaim.
3883                          */
3884                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3885                                 goto nopage;
3886
3887                         /*
3888                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3889                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3890                          * using async compaction.
3891                          */
3892                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3893                 }
3894         }
3895
3896 retry:
3897         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3898         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3899                 wake_all_kswapds(order, ac);
3900
3901         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3902                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3903
3904         /*
3905          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3906          * These allocations are high priority and system rather than user
3907          * orientated.
3908          */
3909         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3910                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3911                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3912                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3913         }
3914
3915         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3916         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3917         if (page)
3918                 goto got_pg;
3919
3920         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3921         if (!can_direct_reclaim)
3922                 goto nopage;
3923
3924         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3925         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3926                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3927                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3928                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3929                 stall_timeout += 10 * HZ;
3930         }
3931
3932         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3933         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3934                 goto nopage;
3935
3936         /* Try direct reclaim and then allocating */
3937         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3938                                                         &did_some_progress);
3939         if (page)
3940                 goto got_pg;
3941
3942         /* Try direct compaction and then allocating */
3943         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3944                                         compact_priority, &compact_result);
3945         if (page)
3946                 goto got_pg;
3947
3948         /* Do not loop if specifically requested */
3949         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3950                 goto nopage;
3951
3952         /*
3953          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3954          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
3955          */
3956         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
3957                 goto nopage;
3958
3959         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3960                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3961                 goto retry;
3962
3963         /*
3964          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3965          * reclaim is not able to make any progress because the current
3966          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3967          * of free memory (see __compaction_suitable)
3968          */
3969         if (did_some_progress > 0 &&
3970                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3971                                 compact_result, &compact_priority,
3972                                 &compaction_retries))
3973                 goto retry;
3974
3975
3976         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
3977         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3978                 goto retry_cpuset;
3979
3980         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3981         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3982         if (page)
3983                 goto got_pg;
3984
3985         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3986         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
3987             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
3988              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
3989                 goto nopage;
3990
3991         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3992         if (did_some_progress) {
3993                 no_progress_loops = 0;
3994                 goto retry;
3995         }
3996
3997 nopage:
3998         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
3999         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4000                 goto retry_cpuset;
4001
4002         /*
4003          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4004          * we always retry
4005          */
4006         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4007                 /*
4008                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4009                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4010                  */
4011                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4012                         goto fail;
4013
4014                 /*
4015                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4016                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4017                  * for somebody to do a work for us
4018                  */
4019                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4020
4021                 /*
4022                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4023                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4024                  * so that we can identify them and convert them to something
4025                  * else.
4026                  */
4027                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4028
4029                 /*
4030                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4031                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4032                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4033                  * the situation worse
4034                  */
4035                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4036                 if (page)
4037                         goto got_pg;
4038
4039                 cond_resched();
4040                 goto retry;
4041         }
4042 fail:
4043         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4044                         "page allocation failure: order:%u", order);
4045 got_pg:
4046         return page;
4047 }
4048
4049 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4050                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4051                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4052                 unsigned int *alloc_flags)
4053 {
4054         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4055         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4056         ac->nodemask = nodemask;
4057         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4058
4059         if (cpusets_enabled()) {
4060                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4061                 if (!ac->nodemask)
4062                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4063                 else
4064                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4065         }
4066
4067         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
4068
4069         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4070
4071         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4072                 return false;
4073
4074         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4075                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4076
4077         return true;
4078 }
4079
4080 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4081 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4082                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4083 {
4084         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4085         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4086
4087         /*
4088          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4089          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4090          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4091          */
4092         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4093                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4094 }
4095
4096 /*
4097  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4098  */
4099 struct page *
4100 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4101                                                         nodemask_t *nodemask)
4102 {
4103         struct page *page;
4104         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4105         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4106         struct alloc_context ac = { };
4107
4108         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4109         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4110                 return NULL;
4111
4112         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4113
4114         /* First allocation attempt */
4115         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4116         if (likely(page))
4117                 goto out;
4118
4119         /*
4120          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4121          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4122          * from a particular context which has been marked by
4123          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4124          */
4125         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4126         ac.spread_dirty_pages = false;
4127
4128         /*
4129          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4130          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4131          */
4132         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4133                 ac.nodemask = nodemask;
4134
4135         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4136
4137 out:
4138         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4139             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4140                 __free_pages(page, order);
4141                 page = NULL;
4142         }
4143
4144         if (kmemcheck_enabled && page)
4145                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4146
4147         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4148
4149         return page;
4150 }
4151 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4152
4153 /*
4154  * Common helper functions.
4155  */
4156 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4157 {
4158         struct page *page;
4159
4160         /*
4161          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4162          * a highmem page
4163          */
4164         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4165
4166         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4167         if (!page)
4168                 return 0;
4169         return (unsigned long) page_address(page);
4170 }
4171 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4172
4173 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4174 {
4175         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4176 }
4177 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4178
4179 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4180 {
4181         if (put_page_testzero(page)) {
4182                 if (order == 0)
4183                         free_hot_cold_page(page, false);
4184                 else
4185                         __free_pages_ok(page, order);
4186         }
4187 }
4188
4189 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4190
4191 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4192 {
4193         if (addr != 0) {
4194                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4195                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4196         }
4197 }
4198
4199 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4200
4201 /*
4202  * Page Fragment:
4203  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4204  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4205  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4206  *
4207  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4208  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4209  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4210  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4211  */
4212 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4213                                              gfp_t gfp_mask)
4214 {
4215         struct page *page = NULL;
4216         gfp_t gfp = gfp_mask;
4217
4218 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4219         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4220                     __GFP_NOMEMALLOC;
4221         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4222                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4223         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4224 #endif
4225         if (unlikely(!page))
4226                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4227
4228         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4229
4230         return page;
4231 }
4232
4233 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4234 {
4235         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4236
4237         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4238                 unsigned int order = compound_order(page);
4239
4240                 if (order == 0)
4241                         free_hot_cold_page(page, false);
4242                 else
4243                         __free_pages_ok(page, order);
4244         }
4245 }
4246 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4247
4248 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4249                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4250 {
4251         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4252         struct page *page;
4253         int offset;
4254
4255         if (unlikely(!nc->va)) {
4256 refill:
4257                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4258                 if (!page)
4259                         return NULL;
4260
4261 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4262                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4263                 size = nc->size;
4264 #endif
4265                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4266                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4267                  */
4268                 page_ref_add(page, size - 1);
4269
4270                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4271                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4272                 nc->pagecnt_bias = size;
4273                 nc->offset = size;
4274         }
4275
4276         offset = nc->offset - fragsz;
4277         if (unlikely(offset < 0)) {
4278                 page = virt_to_page(nc->va);
4279
4280                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4281                         goto refill;
4282
4283 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4284                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4285                 size = nc->size;
4286 #endif
4287                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4288                 set_page_count(page, size);
4289
4290                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4291                 nc->pagecnt_bias = size;
4292                 offset = size - fragsz;
4293         }
4294
4295         nc->pagecnt_bias--;
4296         nc->offset = offset;
4297
4298         return nc->va + offset;
4299 }
4300 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4301
4302 /*
4303  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4304  */
4305 void page_frag_free(void *addr)
4306 {
4307         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4308
4309         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4310                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4311 }
4312 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4313
4314 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4315                 size_t size)
4316 {
4317         if (addr) {
4318                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4319                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4320
4321                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4322                 while (used < alloc_end) {
4323                         free_page(used);
4324                         used += PAGE_SIZE;
4325                 }
4326         }
4327         return (void *)addr;
4328 }
4329
4330 /**
4331  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4332  * @size: the number of bytes to allocate
4333  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4334  *
4335  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4336  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4337  * allocate memory in power-of-two pages.
4338  *
4339  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4340  *
4341  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4342  */
4343 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4344 {
4345         unsigned int order = get_order(size);
4346         unsigned long addr;
4347
4348         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4349         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4350 }
4351 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4352
4353 /**
4354  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4355  *                         pages on a node.
4356  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4357  * @size: the number of bytes to allocate
4358  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4359  *
4360  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4361  * back.
4362  */
4363 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4364 {
4365         unsigned int order = get_order(size);
4366         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4367         if (!p)
4368                 return NULL;
4369         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4370 }
4371
4372 /**
4373  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4374  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4375  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4376  *
4377  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4378  */
4379 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4380 {
4381         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4382         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4383
4384         while (addr < end) {
4385                 free_page(addr);
4386                 addr += PAGE_SIZE;
4387         }
4388 }
4389 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4390
4391 /**
4392  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4393  * @offset: The zone index of the highest zone
4394  *
4395  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4396  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4397  * zone, the number of pages is calculated as:
4398  *
4399  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4400  */
4401 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4402 {
4403         struct zoneref *z;
4404         struct zone *zone;
4405
4406         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4407         unsigned long sum = 0;
4408
4409         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4410
4411         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4412                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4413                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4414                 if (size > high)
4415                         sum += size - high;
4416         }
4417
4418         return sum;
4419 }
4420
4421 /**
4422  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4423  *
4424  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4425  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4426  */
4427 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4428 {
4429         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4430 }
4431 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4432
4433 /**
4434  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4435  *
4436  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4437  * high watermark within all zones.
4438  */
4439 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4440 {
4441         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4442 }
4443
4444 static inline void show_node(struct zone *zone)
4445 {
4446         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4447                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4448 }
4449
4450 long si_mem_available(void)
4451 {
4452         long available;
4453         unsigned long pagecache;
4454         unsigned long wmark_low = 0;
4455         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4456         struct zone *zone;
4457         int lru;
4458
4459         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4460                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4461
4462         for_each_zone(zone)
4463                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4464
4465         /*
4466          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4467          * without causing swapping.
4468          */
4469         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4470
4471         /*
4472          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4473          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4474          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4475          */
4476         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4477         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4478         available += pagecache;
4479
4480         /*
4481          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4482          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4483          */
4484         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4485                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4486                          wmark_low);
4487
4488         if (available < 0)
4489                 available = 0;
4490         return available;
4491 }
4492 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4493
4494 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4495 {
4496         val->totalram = totalram_pages;
4497         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4498         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4499         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4500         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4501         val->freehigh = nr_free_highpages();
4502         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4503 }
4504
4505 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4506
4507 #ifdef CONFIG_NUMA
4508 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4509 {
4510         int zone_type;          /* needs to be signed */
4511         unsigned long managed_pages = 0;
4512         unsigned long managed_highpages = 0;
4513         unsigned long free_highpages = 0;
4514         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4515
4516         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4517                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4518         val->totalram = managed_pages;
4519         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4520         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4521 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4522         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4523                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4524
4525                 if (is_highmem(zone)) {
4526                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4527                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4528                 }
4529         }
4530         val->totalhigh = managed_highpages;
4531         val->freehigh = free_highpages;
4532 #else
4533         val->totalhigh = managed_highpages;
4534         val->freehigh = free_highpages;
4535 #endif
4536         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4537 }
4538 #endif
4539
4540 /*
4541  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4542  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4543  */
4544 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4545 {
4546         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4547                 return false;
4548
4549         /*
4550          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4551          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4552          * have to be precise here.
4553          */
4554         if (!nodemask)
4555                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4556
4557         return !node_isset(nid, *nodemask);
4558 }
4559
4560 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4561
4562 static void show_migration_types(unsigned char type)
4563 {
4564         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4565                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4566                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4567                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4568                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4569 #ifdef CONFIG_CMA
4570                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4571 #endif
4572 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4573                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4574 #endif
4575         };
4576         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4577         char *p = tmp;
4578         int i;
4579
4580         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4581                 if (type & (1 << i))
4582                         *p++ = types[i];
4583         }
4584
4585         *p = '\0';
4586         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4587 }
4588
4589 /*
4590  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4591  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4592  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4593  *
4594  * Bits in @filter:
4595  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4596  *   cpuset.
4597  */
4598 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4599 {
4600         unsigned long free_pcp = 0;
4601         int cpu;
4602         struct zone *zone;
4603         pg_data_t *pgdat;
4604
4605         for_each_populated_zone(zone) {
4606                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4607                         continue;
4608
4609                 for_each_online_cpu(cpu)
4610                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4611         }
4612
4613         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4614                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4615                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4616                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4617                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4618                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4619                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4620                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4621                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4622                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4623                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4624                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4625                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4626                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4627                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4628                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4629                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4630                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4631                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4632                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4633                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4634                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4635                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4636                 free_pcp,
4637                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4638
4639         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4640                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4641                         continue;
4642
4643                 printk("Node %d"
4644                         " active_anon:%lukB"
4645                         " inactive_anon:%lukB"
4646                         " active_file:%lukB"
4647                         " inactive_file:%lukB"
4648                         " unevictable:%lukB"
4649                         " isolated(anon):%lukB"
4650                         " isolated(file):%lukB"
4651                         " mapped:%lukB"
4652                         " dirty:%lukB"
4653                         " writeback:%lukB"
4654                         " shmem:%lukB"
4655 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4656                         " shmem_thp: %lukB"
4657                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4658                         " anon_thp: %lukB"
4659 #endif
4660                         " writeback_tmp:%lukB"
4661                         " unstable:%lukB"
4662                         " all_unreclaimable? %s"
4663                         "\n",
4664                         pgdat->node_id,
4665                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4666                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4667                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4668                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4669                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4670                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4671                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4672                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4673                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4674                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4675                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4676 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4677                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4678                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4679                                         * HPAGE_PMD_NR),
4680                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4681 #endif
4682                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4683                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4684                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4685                                 "yes" : "no");
4686         }
4687
4688         for_each_populated_zone(zone) {
4689                 int i;
4690
4691                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4692                         continue;
4693
4694                 free_pcp = 0;
4695                 for_each_online_cpu(cpu)
4696                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4697
4698                 show_node(zone);
4699                 printk(KERN_CONT
4700                         "%s"
4701                         " free:%lukB"
4702                         " min:%lukB"
4703                         " low:%lukB"
4704                         " high:%lukB"
4705                         " active_anon:%lukB"
4706                         " inactive_anon:%lukB"
4707                         " active_file:%lukB"
4708                         " inactive_file:%lukB"
4709                         " unevictable:%lukB"
4710                         " writepending:%lukB"
4711                         " present:%lukB"
4712                         " managed:%lukB"
4713                         " mlocked:%lukB"
4714                         " kernel_stack:%lukB"
4715                         " pagetables:%lukB"
4716                         " bounce:%lukB"
4717                         " free_pcp:%lukB"
4718                         " local_pcp:%ukB"
4719                         " free_cma:%lukB"
4720                         "\n",
4721                         zone->name,
4722                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4723                         K(min_wmark_pages(zone)),
4724                         K(low_wmark_pages(zone)),
4725                         K(high_wmark_pages(zone)),
4726                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4727                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4728                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4729                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4730                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4731                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4732                         K(zone->present_pages),
4733                         K(zone->managed_pages),
4734                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4735                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4736                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4737                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4738                         K(free_pcp),
4739                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4740                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4741                 printk("lowmem_reserve[]:");
4742                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4743                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4744                 printk(KERN_CONT "\n");
4745         }
4746
4747         for_each_populated_zone(zone) {
4748                 unsigned int order;
4749                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4750                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4751
4752                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4753                         continue;
4754                 show_node(zone);
4755                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4756
4757                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4758                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4759                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4760                         int type;
4761
4762                         nr[order] = area->nr_free;
4763                         total += nr[order] << order;
4764
4765                         types[order] = 0;
4766                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4767                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4768                                         types[order] |= 1 << type;
4769                         }
4770                 }
4771                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4772                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4773                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4774                                nr[order], K(1UL) << order);
4775                         if (nr[order])
4776                                 show_migration_types(types[order]);
4777                 }
4778                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4779         }
4780
4781         hugetlb_show_meminfo();
4782
4783         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4784
4785         show_swap_cache_info();
4786 }
4787
4788 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4789 {
4790         zoneref->zone = zone;
4791         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4792 }
4793
4794 /*
4795  * Builds allocation fallback zone lists.
4796  *
4797  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4798  */
4799 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4800                                 int nr_zones)
4801 {
4802         struct zone *zone;
4803         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4804
4805         do {
4806                 zone_type--;
4807                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4808                 if (managed_zone(zone)) {
4809                         zoneref_set_zone(zone,
4810                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4811                         check_highest_zone(zone_type);
4812                 }
4813         } while (zone_type);
4814
4815         return nr_zones;
4816 }
4817
4818
4819 /*
4820  *  zonelist_order:
4821  *  0 = automatic detection of better ordering.
4822  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4823  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4824  *
4825  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4826  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4827  */
4828 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4829 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4830 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4831
4832 /* zonelist order in the kernel.
4833  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4834  */
4835 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4836 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4837
4838
4839 #ifdef CONFIG_NUMA
4840 /* The value user specified ....changed by config */
4841 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4842 /* string for sysctl */
4843 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4844 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4845
4846 /*
4847  * interface for configure zonelist ordering.
4848  * command line option "numa_zonelist_order"
4849  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4850  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4851  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4852  */
4853
4854 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4855 {
4856         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4857                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4858         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4859                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4860         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4861                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4862         } else {
4863                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4864                 return -EINVAL;
4865         }
4866         return 0;
4867 }
4868
4869 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4870 {
4871         int ret;
4872
4873         if (!s)
4874                 return 0;
4875
4876         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4877         if (ret == 0)
4878                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4879
4880         return ret;
4881 }
4882 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4883
4884 /*
4885  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4886  */
4887 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4888                 void __user *buffer, size_t *length,
4889                 loff_t *ppos)
4890 {
4891         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4892         int ret;
4893         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4894
4895         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4896         if (write) {
4897                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4898                         ret = -EINVAL;
4899                         goto out;
4900                 }
4901                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4902         }
4903         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4904         if (ret)
4905                 goto out;
4906         if (write) {
4907                 int oldval = user_zonelist_order;
4908
4909                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4910                 if (ret) {
4911                         /*
4912                          * bogus value.  restore saved string
4913                          */
4914                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4915                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4916                         user_zonelist_order = oldval;
4917                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4918                         mem_hotplug_begin();
4919                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4920                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4921                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4922                         mem_hotplug_done();
4923                 }
4924         }
4925 out:
4926         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4927         return ret;
4928 }
4929
4930
4931 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4932 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4933
4934 /**
4935  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4936  * @node: node whose fallback list we're appending
4937  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4938  *
4939  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4940  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4941  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4942  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4943  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4944  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4945  * on them otherwise.
4946  * It returns -1 if no node is found.
4947  */
4948 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4949 {
4950         int n, val;
4951         int min_val = INT_MAX;
4952         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4953         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4954
4955         /* Use the local node if we haven't already */
4956         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4957                 node_set(node, *used_node_mask);
4958                 return node;
4959         }
4960
4961         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4962
4963                 /* Don't want a node to appear more than once */
4964                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4965                         continue;
4966
4967                 /* Use the distance array to find the distance */
4968                 val = node_distance(node, n);
4969
4970                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4971                 val += (n < node);
4972
4973                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4974                 tmp = cpumask_of_node(n);
4975                 if (!cpumask_empty(tmp))
4976                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4977
4978                 /* Slight preference for less loaded node */
4979                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4980                 val += node_load[n];
4981
4982                 if (val < min_val) {
4983                         min_val = val;
4984                         best_node = n;
4985                 }
4986         }
4987
4988         if (best_node >= 0)
4989                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4990
4991         return best_node;
4992 }
4993
4994
4995 /*
4996  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4997  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4998  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4999  */
5000 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
5001 {
5002         int j;
5003         struct zonelist *zonelist;
5004
5005         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5006         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
5007                 ;
5008         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5009         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5010         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5011 }
5012
5013 /*
5014  * Build gfp_thisnode zonelists
5015  */
5016 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5017 {
5018         int j;
5019         struct zonelist *zonelist;
5020
5021         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
5022         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5023         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5024         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5025 }
5026
5027 /*
5028  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5029  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5030  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5031  * may still exist in local DMA zone.
5032  */
5033 static int node_order[MAX_NUMNODES];
5034
5035 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
5036 {
5037         int pos, j, node;
5038         int zone_type;          /* needs to be signed */
5039         struct zone *z;
5040         struct zonelist *zonelist;
5041
5042         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5043         pos = 0;
5044         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
5045                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
5046                         node = node_order[j];
5047                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
5048                         if (managed_zone(z)) {
5049                                 zoneref_set_zone(z,
5050                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
5051                                 check_highest_zone(zone_type);
5052                         }
5053                 }
5054         }
5055         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
5056         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
5057 }
5058
5059 #if defined(CONFIG_64BIT)
5060 /*
5061  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
5062  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
5063  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
5064  */
5065 static int default_zonelist_order(void)
5066 {
5067         return ZONELIST_ORDER_NODE;
5068 }
5069 #else
5070 /*
5071  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
5072  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
5073  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
5074  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
5075  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
5076  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
5077  */
5078 static int default_zonelist_order(void)
5079 {
5080         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
5081 }
5082 #endif /* CONFIG_64BIT */
5083
5084 static void set_zonelist_order(void)
5085 {
5086         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
5087                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
5088         else
5089                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
5090 }
5091
5092 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5093 {
5094         int i, node, load;
5095         nodemask_t used_mask;
5096         int local_node, prev_node;
5097         struct zonelist *zonelist;
5098         unsigned int order = current_zonelist_order;
5099
5100         /* initialize zonelists */
5101         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5102                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5103                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5104                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5105         }
5106
5107         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5108         local_node = pgdat->node_id;
5109         load = nr_online_nodes;
5110         prev_node = local_node;
5111         nodes_clear(used_mask);
5112
5113         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5114         i = 0;
5115
5116         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5117                 /*
5118                  * We don't want to pressure a particular node.
5119                  * So adding penalty to the first node in same
5120                  * distance group to make it round-robin.
5121                  */
5122                 if (node_distance(local_node, node) !=
5123                     node_distance(local_node, prev_node))
5124                         node_load[node] = load;
5125
5126                 prev_node = node;
5127                 load--;
5128                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5129                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5130                 else
5131                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5132         }
5133
5134         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5135                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5136                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5137         }
5138
5139         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5140 }
5141
5142 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5143 /*
5144  * Return node id of node used for "local" allocations.
5145  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5146  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5147  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5148  */
5149 int local_memory_node(int node)
5150 {
5151         struct zoneref *z;
5152
5153         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5154                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5155                                    NULL);
5156         return z->zone->node;
5157 }
5158 #endif
5159
5160 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5161 static void setup_min_slab_ratio(void);
5162 #else   /* CONFIG_NUMA */
5163
5164 static void set_zonelist_order(void)
5165 {
5166         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5167 }
5168
5169 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5170 {
5171         int node, local_node;
5172         enum zone_type j;
5173         struct zonelist *zonelist;
5174
5175         local_node = pgdat->node_id;
5176
5177         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5178         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5179
5180         /*
5181          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5182          * of all the other nodes.
5183          * We don't want to pressure a particular node, so when
5184          * building the zones for node N, we make sure that the
5185          * zones coming right after the local ones are those from
5186          * node N+1 (modulo N)
5187          */
5188         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5189                 if (!node_online(node))
5190                         continue;
5191                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5192         }
5193         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5194                 if (!node_online(node))
5195                         continue;
5196                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5197         }
5198
5199         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5200         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5201 }
5202
5203 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5204
5205 /*
5206  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5207  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5208  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5209  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5210  * with interrupts disabled.
5211  *
5212  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5213  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5214  * hotplugged processors.
5215  *
5216  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5217  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5218  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5219  */
5220 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5221 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5222 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5223 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5224
5225 /*
5226  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5227  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5228  */
5229 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5230
5231 /* return values int ....just for stop_machine() */
5232 static int __build_all_zonelists(void *data)
5233 {
5234         int nid;
5235         int cpu;
5236         pg_data_t *self = data;
5237
5238 #ifdef CONFIG_NUMA
5239         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5240 #endif
5241
5242         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5243                 build_zonelists(self);
5244         }
5245
5246         for_each_online_node(nid) {
5247                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5248
5249                 build_zonelists(pgdat);
5250         }
5251
5252         /*
5253          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5254          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5255          * each zone will be allocated later when the per cpu
5256          * allocator is available.
5257          *
5258          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5259          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5260          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5261          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5262          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5263          * (a chicken-egg dilemma).
5264          */
5265         for_each_possible_cpu(cpu) {
5266                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5267
5268 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5269                 /*
5270                  * We now know the "local memory node" for each node--
5271                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5272                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5273                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5274                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5275                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5276                  */
5277                 if (cpu_online(cpu))
5278                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5279 #endif
5280         }
5281
5282         return 0;
5283 }
5284
5285 static noinline void __init
5286 build_all_zonelists_init(void)
5287 {
5288         __build_all_zonelists(NULL);
5289         mminit_verify_zonelist();
5290         cpuset_init_current_mems_allowed();
5291 }
5292
5293 /*
5294  * Called with zonelists_mutex held always
5295  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5296  *
5297  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5298  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5299  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5300  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5301  */
5302 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5303 {
5304         set_zonelist_order();
5305
5306         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5307                 build_all_zonelists_init();
5308         } else {
5309 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5310                 if (zone)
5311                         setup_zone_pageset(zone);
5312 #endif
5313                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5314                    of zonelist */
5315                 stop_machine_cpuslocked(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5316                 /* cpuset refresh routine should be here */
5317         }
5318         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5319         /*
5320          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5321          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5322          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5323          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5324          * disabled and enable it later
5325          */
5326         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5327                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5328         else
5329                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5330
5331         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5332                 nr_online_nodes,
5333                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5334                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5335                 vm_total_pages);
5336 #ifdef CONFIG_NUMA
5337         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5338 #endif
5339 }
5340
5341 /*
5342  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5343  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5344  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5345  */
5346 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5347                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5348 {
5349         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5350         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5351         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5352         unsigned long pfn;
5353         unsigned long nr_initialised = 0;
5354 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5355         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5356 #endif
5357
5358         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5359                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5360
5361         /*
5362          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5363          * memory
5364          */
5365         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5366                 start_pfn += altmap->reserve;
5367
5368         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5369                 /*
5370                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5371                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5372                  */
5373                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5374                         goto not_early;
5375
5376                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5377 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5378                         /*
5379                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5380                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5381                          * on our next iteration of the loop.
5382                          */
5383                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5384 #endif
5385                         continue;
5386                 }
5387                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5388                         continue;
5389                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5390                         break;
5391
5392 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5393                 /*
5394                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5395                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5396                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5397                  */
5398                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5399                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5400                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5401                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5402                                                 break;
5403                                 r = tmp;
5404                         }
5405                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5406                             memblock_is_mirror(r)) {
5407                                 /* already initialized as NORMAL */
5408                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5409                                 continue;
5410                         }
5411                 }
5412 #endif
5413
5414 not_early:
5415                 /*
5416                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5417                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5418                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5419                  * the address space during boot when many long-lived
5420                  * kernel allocations are made.
5421                  *
5422                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5423                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5424                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5425                  * pfn out of zone.
5426                  */
5427                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5428                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5429
5430                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5431                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5432                 } else {
5433                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5434                 }
5435         }
5436 }
5437
5438 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5439 {
5440         unsigned int order, t;
5441         for_each_migratetype_order(order, t) {
5442                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5443                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5444         }
5445 }
5446
5447 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5448 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5449         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5450 #endif
5451
5452 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5453 {
5454 #ifdef CONFIG_MMU
5455         int batch;
5456
5457         /*
5458          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5459          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5460          *
5461          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5462          */
5463         batch = zone->managed_pages / 1024;
5464         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5465                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5466         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5467         if (batch < 1)
5468                 batch = 1;
5469
5470         /*
5471          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5472          * of 2 value was found to be more likely to have
5473          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5474          *
5475          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5476          * batches of pages, one task can end up with a lot
5477          * of pages of one half of the possible page colors
5478          * and the other with pages of the other colors.
5479          */
5480         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5481
5482         return batch;
5483
5484 #else
5485         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5486          * conditions.
5487          *
5488          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5489          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5490          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5491          *
5492          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5493          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5494          * can be a significant delay between the individual batches being
5495          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5496          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5497          */
5498         return 0;
5499 #endif
5500 }
5501
5502 /*
5503  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5504  * ->batch must never be higher then ->high.
5505  * The following function updates them in a safe manner without read side
5506  * locking.
5507  *
5508  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5509  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5510  *
5511  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5512  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5513  * exist).
5514  */
5515 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5516                 unsigned long batch)
5517 {
5518        /* start with a fail safe value for batch */
5519         pcp->batch = 1;
5520         smp_wmb();
5521
5522        /* Update high, then batch, in order */
5523         pcp->high = high;
5524         smp_wmb();
5525
5526         pcp->batch = batch;
5527 }
5528
5529 /* a companion to pageset_set_high() */
5530 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5531 {
5532         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5533 }
5534
5535 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5536 {
5537         struct per_cpu_pages *pcp;
5538         int migratetype;
5539
5540         memset(p, 0, sizeof(*p));
5541
5542         pcp = &p->pcp;
5543         pcp->count = 0;
5544         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5545                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5546 }
5547
5548 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5549 {
5550         pageset_init(p);
5551         pageset_set_batch(p, batch);
5552 }
5553
5554 /*
5555  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5556  * to the value high for the pageset p.
5557  */
5558 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5559                                 unsigned long high)
5560 {
5561         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5562         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5563                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5564
5565         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5566 }
5567
5568 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5569                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5570 {
5571         if (percpu_pagelist_fraction)
5572                 pageset_set_high(pcp,
5573                         (zone->managed_pages /
5574                                 percpu_pagelist_fraction));
5575         else
5576                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5577 }
5578
5579 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5580 {
5581         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5582
5583         pageset_init(pcp);
5584         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5585 }
5586
5587 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5588 {
5589         int cpu;
5590         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5591         for_each_possible_cpu(cpu)
5592                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5593 }
5594
5595 /*
5596  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5597  * Before this call only boot pagesets were available.
5598  */
5599 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5600 {
5601         struct pglist_data *pgdat;
5602         struct zone *zone;
5603
5604         for_each_populated_zone(zone)
5605                 setup_zone_pageset(zone);
5606
5607         for_each_online_pgdat(pgdat)
5608                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5609                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5610 }
5611
5612 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5613 {
5614         /*
5615          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5616          * relies on the ability of the linker to provide the
5617          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5618          */
5619         zone->pageset = &boot_pageset;
5620
5621         if (populated_zone(zone))
5622                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5623                         zone->name, zone->present_pages,
5624                                          zone_batchsize(zone));
5625 }
5626
5627 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5628                                         unsigned long zone_start_pfn,
5629                                         unsigned long size)
5630 {
5631         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5632
5633         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5634
5635         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5636
5637         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5638                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5639                         pgdat->node_id,
5640                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5641                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5642
5643         zone_init_free_lists(zone);
5644         zone->initialized = 1;
5645 }
5646
5647 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5648 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5649
5650 /*
5651  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5652  */
5653 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5654                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5655 {
5656         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5657         int nid;
5658
5659         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5660                 return state->last_nid;
5661
5662         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5663         if (nid != -1) {
5664                 state->last_start = start_pfn;
5665                 state->last_end = end_pfn;
5666                 state->last_nid = nid;
5667         }
5668
5669         return nid;
5670 }
5671 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5672
5673 /**
5674  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5675  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5676  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5677  *
5678  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5679  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5680  * memblock_free_early_nid() manually.
5681  */
5682 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5683 {
5684         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5685         int i, this_nid;
5686
5687         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5688                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5689                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5690
5691                 if (start_pfn < end_pfn)
5692                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5693                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5694                                         this_nid);
5695         }
5696 }
5697
5698 /**
5699  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5700  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5701  *
5702  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5703  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5704  */
5705 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5706 {
5707         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5708         int i, this_nid;
5709
5710         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5711                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5712 }
5713
5714 /**
5715  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5716  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5717  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5718  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5719  *
5720  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5721  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5722  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5723  * PFNs will be 0.
5724  */
5725 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5726                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5727 {
5728         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5729         int i;
5730
5731         *start_pfn = -1UL;
5732         *end_pfn = 0;
5733
5734         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5735                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5736                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5737         }
5738
5739         if (*start_pfn == -1UL)
5740                 *start_pfn = 0;
5741 }
5742
5743 /*
5744  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5745  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5746  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5747  */
5748 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5749 {
5750         int zone_index;
5751         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5752                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5753                         continue;
5754
5755                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5756                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5757                         break;
5758         }
5759
5760         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5761         movable_zone = zone_index;
5762 }
5763
5764 /*
5765  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5766  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5767  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5768  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5769  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5770  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5771  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5772  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5773  */
5774 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5775                                         unsigned long zone_type,
5776                                         unsigned long node_start_pfn,
5777                                         unsigned long node_end_pfn,
5778                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5779                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5780 {
5781         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5782         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5783                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5784                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5785                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5786                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5787                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5788
5789                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5790                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5791                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5792                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5793                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5794
5795                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5796                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5797                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5798         }
5799 }
5800
5801 /*
5802  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5803  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5804  */
5805 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5806                                         unsigned long zone_type,
5807                                         unsigned long node_start_pfn,
5808                                         unsigned long node_end_pfn,
5809                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5810                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5811                                         unsigned long *ignored)
5812 {
5813         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5814         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5815                 return 0;
5816
5817         /* Get the start and end of the zone */
5818         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5819         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5820         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5821                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5822                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5823
5824         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5825         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5826                 return 0;
5827
5828         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5829         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5830         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5831
5832         /* Return the spanned pages */
5833         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5834 }
5835
5836 /*
5837  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5838  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5839  */
5840 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5841                                 unsigned long range_start_pfn,
5842                                 unsigned long range_end_pfn)
5843 {
5844         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5845         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5846         int i;
5847
5848         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5849                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5850                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5851                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5852         }
5853         return nr_absent;
5854 }
5855
5856 /**
5857  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5858  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5859  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5860  *
5861  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5862  */
5863 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5864                                                         unsigned long end_pfn)
5865 {
5866         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5867 }
5868
5869 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5870 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5871                                         unsigned long zone_type,
5872                                         unsigned long node_start_pfn,
5873                                         unsigned long node_end_pfn,
5874                                         unsigned long *ignored)
5875 {
5876         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5877         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5878         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5879         unsigned long nr_absent;
5880
5881         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5882         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5883                 return 0;
5884
5885         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5886         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5887
5888         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5889                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5890                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5891         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5892
5893         /*
5894          * ZONE_MOVABLE handling.
5895          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5896          * and vice versa.
5897          */
5898         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5899                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5900                 struct memblock_region *r;
5901
5902                 for_each_memblock(memory, r) {
5903                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5904                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5905                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5906                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5907
5908                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5909                             memblock_is_mirror(r))
5910                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5911
5912                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5913                             !memblock_is_mirror(r))
5914                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5915                 }
5916         }
5917
5918         return nr_absent;
5919 }
5920
5921 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5922 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5923                                         unsigned long zone_type,
5924                                         unsigned long node_start_pfn,
5925                                         unsigned long node_end_pfn,
5926                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5927                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5928                                         unsigned long *zones_size)
5929 {
5930         unsigned int zone;
5931
5932         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5933         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5934                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5935
5936         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5937
5938         return zones_size[zone_type];
5939 }
5940
5941 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5942                                                 unsigned long zone_type,
5943                                                 unsigned long node_start_pfn,
5944                                                 unsigned long node_end_pfn,
5945                                                 unsigned long *zholes_size)
5946 {
5947         if (!zholes_size)
5948                 return 0;
5949
5950         return zholes_size[zone_type];
5951 }
5952
5953 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5954
5955 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5956                                                 unsigned long node_start_pfn,
5957                                                 unsigned long node_end_pfn,
5958                                                 unsigned long *zones_size,
5959                                                 unsigned long *zholes_size)
5960 {
5961         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5962         enum zone_type i;
5963
5964         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5965                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5966                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5967                 unsigned long size, real_size;
5968
5969                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5970                                                   node_start_pfn,
5971                                                   node_end_pfn,
5972                                                   &zone_start_pfn,
5973                                                   &zone_end_pfn,
5974                                                   zones_size);
5975                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5976                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5977                                                   zholes_size);
5978                 if (size)
5979                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5980                 else
5981                         zone->zone_start_pfn = 0;
5982                 zone->spanned_pages = size;
5983                 zone->present_pages = real_size;
5984
5985                 totalpages += size;
5986                 realtotalpages += real_size;
5987         }
5988
5989         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5990         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5991         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5992                                                         realtotalpages);
5993 }
5994
5995 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5996 /*
5997  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5998  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5999  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6000  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6001  * bytes.
6002  */
6003 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6004 {
6005         unsigned long usemapsize;
6006
6007         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6008         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6009         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6010         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6011         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6012
6013         return usemapsize / 8;
6014 }
6015
6016 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6017                                 struct zone *zone,
6018                                 unsigned long zone_start_pfn,
6019                                 unsigned long zonesize)
6020 {
6021         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6022         zone->pageblock_flags = NULL;
6023         if (usemapsize)
6024                 zone->pageblock_flags =
6025                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6026                                                          pgdat->node_id);
6027 }
6028 #else
6029 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6030                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6031 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6032
6033 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6034
6035 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6036 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6037 {
6038         unsigned int order;
6039
6040         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6041         if (pageblock_order)
6042                 return;
6043
6044         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6045                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6046         else
6047                 order = MAX_ORDER - 1;
6048
6049         /*
6050          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6051          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6052          * powerpc.
6053          */
6054         pageblock_order = order;
6055 }
6056 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6057
6058 /*
6059  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6060  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6061  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6062  * the kernel config
6063  */
6064 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6065 {
6066 }
6067
6068 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6069
6070 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6071                                                    unsigned long present_pages)
6072 {
6073         unsigned long pages = spanned_pages;
6074
6075         /*
6076          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6077          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6078          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6079          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6080          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6081          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6082          */
6083         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6084             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6085                 pages = present_pages;
6086
6087         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6088 }
6089
6090 /*
6091  * Set up the zone data structures:
6092  *   - mark all pages reserved
6093  *   - mark all memory queues empty
6094  *   - clear the memory bitmaps
6095  *
6096  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6097  */
6098 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6099 {
6100         enum zone_type j;
6101         int nid = pgdat->node_id;
6102
6103         pgdat_resize_init(pgdat);
6104 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6105         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6106         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6107         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6108 #endif
6109 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6110         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6111         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6112         pgdat->split_queue_len = 0;
6113 #endif
6114         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6115         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6116 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6117         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6118 #endif
6119         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6120         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6121         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6122
6123         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6124
6125         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6126                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6127                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6128                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6129
6130                 size = zone->spanned_pages;
6131                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6132
6133                 /*
6134                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6135                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6136                  * and per-cpu initialisations
6137                  */
6138                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6139                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6140                         if (freesize >= memmap_pages) {
6141                                 freesize -= memmap_pages;
6142                                 if (memmap_pages)
6143                                         printk(KERN_DEBUG
6144                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6145                                                zone_names[j], memmap_pages);
6146                         } else
6147                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6148                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6149                 }
6150
6151                 /* Account for reserved pages */
6152                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6153                         freesize -= dma_reserve;
6154                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6155                                         zone_names[0], dma_reserve);
6156                 }
6157
6158                 if (!is_highmem_idx(j))
6159                         nr_kernel_pages += freesize;
6160                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6161                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6162                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6163                 nr_all_pages += freesize;
6164
6165                 /*
6166                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6167                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6168                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6169                  */
6170                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6171 #ifdef CONFIG_NUMA
6172                 zone->node = nid;
6173 #endif
6174                 zone->name = zone_names[j];
6175                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6176                 spin_lock_init(&zone->lock);
6177                 zone_seqlock_init(zone);
6178                 zone_pcp_init(zone);
6179
6180                 if (!size)
6181                         continue;
6182
6183                 set_pageblock_order();
6184                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6185                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6186                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6187         }
6188 }
6189
6190 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6191 {
6192         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6193         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6194
6195         /* Skip empty nodes */
6196         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6197                 return;
6198
6199 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6200         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6201         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6202         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6203         if (!pgdat->node_mem_map) {
6204                 unsigned long size, end;
6205                 struct page *map;
6206
6207                 /*
6208                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6209                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6210                  * for the buddy allocator to function correctly.
6211                  */
6212                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6213                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6214                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6215                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6216                 if (!map)
6217                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6218                                                                pgdat->node_id);
6219                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6220         }
6221 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6222         /*
6223          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6224          */
6225         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6226                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6227 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6228                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6229                         mem_map -= offset;
6230 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6231         }
6232 #endif
6233 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6234 }
6235
6236 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6237                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6238 {
6239         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6240         unsigned long start_pfn = 0;
6241         unsigned long end_pfn = 0;
6242
6243         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6244         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6245
6246         pgdat->node_id = nid;
6247         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6248         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6249 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6250         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6251         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6252                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6253                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6254 #else
6255         start_pfn = node_start_pfn;
6256 #endif
6257         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6258                                   zones_size, zholes_size);
6259
6260         alloc_node_mem_map(pgdat);
6261 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6262         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6263                 nid, (unsigned long)pgdat,
6264                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6265 #endif
6266
6267         reset_deferred_meminit(pgdat);
6268         free_area_init_core(pgdat);
6269 }
6270
6271 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6272
6273 #if MAX_NUMNODES > 1
6274 /*
6275  * Figure out the number of possible node ids.
6276  */
6277 void __init setup_nr_node_ids(void)
6278 {
6279         unsigned int highest;
6280
6281         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6282         nr_node_ids = highest + 1;
6283 }
6284 #endif
6285
6286 /**
6287  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6288  *
6289  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6290  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6291  * all the nodes.
6292  *
6293  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6294  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6295  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6296  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6297  *
6298  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6299  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6300  * populated node map.
6301  *
6302  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6303  * requirement (single node).
6304  */
6305 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6306 {
6307         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6308         unsigned long start, end, mask;
6309         int last_nid = -1;
6310         int i, nid;
6311
6312         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6313                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6314                         last_nid = nid;
6315                         last_end = end;
6316                         continue;
6317                 }
6318
6319                 /*
6320                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6321                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6322                  * too coarse to separate the current node from the last.
6323                  */
6324                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6325                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6326                         mask <<= 1;
6327
6328                 /* accumulate all internode masks */
6329                 accl_mask |= mask;
6330         }
6331
6332         /* convert mask to number of pages */
6333         return ~accl_mask + 1;
6334 }
6335
6336 /* Find the lowest pfn for a node */
6337 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6338 {
6339         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6340         unsigned long start_pfn;
6341         int i;
6342
6343         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6344                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6345
6346         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6347                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6348                 return 0;
6349         }
6350
6351         return min_pfn;
6352 }
6353
6354 /**
6355  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6356  *
6357  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6358  * memblock_set_node().
6359  */
6360 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6361 {
6362         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6363 }
6364
6365 /*
6366  * early_calculate_totalpages()
6367  * Sum pages in active regions for movable zone.
6368  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6369  */
6370 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6371 {
6372         unsigned long totalpages = 0;
6373         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6374         int i, nid;
6375
6376         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6377                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6378
6379                 totalpages += pages;
6380                 if (pages)
6381                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6382         }
6383         return totalpages;
6384 }
6385
6386 /*
6387  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6388  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6389  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6390  * others
6391  */
6392 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6393 {
6394         int i, nid;
6395         unsigned long usable_startpfn;
6396         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6397         /* save the state before borrow the nodemask */
6398         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6399         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6400         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6401         struct memblock_region *r;
6402
6403         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6404         find_usable_zone_for_movable();
6405
6406         /*
6407          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6408          * options.
6409          */
6410         if (movable_node_is_enabled()) {
6411                 for_each_memblock(memory, r) {
6412                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6413                                 continue;
6414
6415                         nid = r->nid;
6416
6417                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6418                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6419                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6420                                 usable_startpfn;
6421                 }
6422
6423                 goto out2;
6424         }
6425
6426         /*
6427          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6428          */
6429         if (mirrored_kernelcore) {
6430                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6431
6432                 for_each_memblock(memory, r) {
6433                         if (memblock_is_mirror(r))
6434                                 continue;
6435
6436                         nid = r->nid;
6437
6438                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6439
6440                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6441                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6442                                 continue;
6443                         }
6444
6445                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6446                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6447                                 usable_startpfn;
6448                 }
6449
6450                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6451                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6452
6453                 goto out2;
6454         }
6455
6456         /*
6457          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6458          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6459          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6460          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6461          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6462          * what movablecore would have allowed.
6463          */
6464         if (required_movablecore) {
6465                 unsigned long corepages;
6466
6467                 /*
6468                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6469                  * was requested by the user
6470                  */
6471                 required_movablecore =
6472                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6473                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6474                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6475
6476                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6477         }
6478
6479         /*
6480          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6481          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6482          */
6483         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6484                 goto out;
6485
6486         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6487         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6488
6489 restart:
6490         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6491         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6492         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6493                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6494
6495                 /*
6496                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6497                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6498                  * amount of memory for the kernel
6499                  */
6500                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6501                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6502
6503                 /*
6504                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6505                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6506                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6507                  */
6508                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6509
6510                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6511                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6512                         unsigned long size_pages;
6513
6514                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6515                         if (start_pfn >= end_pfn)
6516                                 continue;
6517
6518                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6519                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6520                                 unsigned long kernel_pages;
6521                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6522                                                                 - start_pfn;
6523
6524                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6525                                                         kernelcore_remaining);
6526                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6527                                                         required_kernelcore);
6528
6529                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6530                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6531
6532                                         /*
6533                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6534                                          * that if we have to rebalance
6535                                          * kernelcore across nodes, we will
6536                                          * not double account here
6537                                          */
6538                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6539                                         continue;
6540                                 }
6541                                 start_pfn = usable_startpfn;
6542                         }
6543
6544                         /*
6545                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6546                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6547                          * number of pages used as kernelcore
6548                          */
6549                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6550                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6551                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6552                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6553
6554                         /*
6555                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6556                          * break if the kernelcore for this node has been
6557                          * satisfied
6558                          */
6559                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6560                                                                 size_pages);
6561                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6562                         if (!kernelcore_remaining)
6563                                 break;
6564                 }
6565         }
6566
6567         /*
6568          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6569          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6570          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6571          * satisfied
6572          */
6573         usable_nodes--;
6574         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6575                 goto restart;
6576
6577 out2:
6578         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6579         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6580                 zone_movable_pfn[nid] =
6581                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6582
6583 out:
6584         /* restore the node_state */
6585         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6586 }
6587
6588 /* Any regular or high memory on that node ? */
6589 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6590 {
6591         enum zone_type zone_type;
6592
6593         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6594                 return;
6595
6596         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6597                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6598                 if (populated_zone(zone)) {
6599                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6600                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6601                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6602                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6603                         break;
6604                 }
6605         }
6606 }
6607
6608 /**
6609  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6610  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6611  *
6612  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6613  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6614  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6615  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6616  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6617  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6618  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6619  * at arch_max_dma_pfn.
6620  */
6621 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6622 {
6623         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6624         int i, nid;
6625
6626         /* Record where the zone boundaries are */
6627         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6628                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6629         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6630                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6631
6632         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6633
6634         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6635                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6636                         continue;
6637
6638                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6639                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6640                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6641
6642                 start_pfn = end_pfn;
6643         }
6644
6645         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6646         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6647         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6648
6649         /* Print out the zone ranges */
6650         pr_info("Zone ranges:\n");
6651         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6652                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6653                         continue;
6654                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6655                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6656                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6657                         pr_cont("empty\n");
6658                 else
6659                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6660                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6661                                         << PAGE_SHIFT,
6662                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6663                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6664         }
6665
6666         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6667         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6668         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6669                 if (zone_movable_pfn[i])
6670                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6671                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6672         }
6673
6674         /* Print out the early node map */
6675         pr_info("Early memory node ranges\n");
6676         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6677                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6678                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6679                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6680
6681         /* Initialise every node */
6682         mminit_verify_pageflags_layout();
6683         setup_nr_node_ids();
6684         for_each_online_node(nid) {
6685                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6686                 free_area_init_node(nid, NULL,
6687                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6688
6689                 /* Any memory on that node */
6690                 if (pgdat->node_present_pages)
6691                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6692                 check_for_memory(pgdat, nid);
6693         }
6694 }
6695
6696 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6697 {
6698         unsigned long long coremem;
6699         if (!p)
6700                 return -EINVAL;
6701
6702         coremem = memparse(p, &p);
6703         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6704
6705         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6706         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6707
6708         return 0;
6709 }
6710
6711 /*
6712  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6713  * cannot be reclaimed or migrated.
6714  */
6715 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6716 {
6717         /* parse kernelcore=mirror */
6718         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6719                 mirrored_kernelcore = true;
6720                 return 0;
6721         }
6722
6723         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6724 }
6725
6726 /*
6727  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6728  * can be reclaimed or migrated.
6729  */
6730 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6731 {
6732         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6733 }
6734
6735 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6736 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6737
6738 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6739
6740 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6741 {
6742         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6743         page_zone(page)->managed_pages += count;
6744         totalram_pages += count;
6745 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6746         if (PageHighMem(page))
6747                 totalhigh_pages += count;
6748 #endif
6749         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6750 }
6751 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6752
6753 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6754 {
6755         void *pos;
6756         unsigned long pages = 0;
6757
6758         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6759         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6760         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6761                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6762                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6763                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6764         }
6765
6766         if (pages && s)
6767                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6768                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6769
6770         return pages;
6771 }
6772 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6773
6774 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6775 void free_highmem_page(struct page *page)
6776 {
6777         __free_reserved_page(page);
6778         totalram_pages++;
6779         page_zone(page)->managed_pages++;
6780         totalhigh_pages++;
6781 }
6782 #endif
6783
6784
6785 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6786 {
6787         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6788         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6789
6790         physpages = get_num_physpages();
6791         codesize = _etext - _stext;
6792         datasize = _edata - _sdata;
6793         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6794         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6795         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6796         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6797
6798         /*
6799          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6800          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6801          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6802          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6803          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6804          */
6805 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6806         do { \
6807                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6808                         size -= adj; \
6809         } while (0)
6810
6811         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6812                      _sinittext, init_code_size);
6813         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6814         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6815         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6816         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6817
6818 #undef  adj_init_size
6819
6820         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6821 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6822                 ", %luK highmem"
6823 #endif
6824                 "%s%s)\n",
6825                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6826                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6827                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6828                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6829                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6830                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6831 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6832                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6833 #endif
6834                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6835 }
6836
6837 /**
6838  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6839  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6840  *
6841  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6842  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6843  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6844  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6845  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6846  * smaller per-cpu batchsize.
6847  */
6848 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6849 {
6850         dma_reserve = new_dma_reserve;
6851 }
6852
6853 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6854 {
6855         free_area_init_node(0, zones_size,
6856                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6857 }
6858
6859 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6860 {
6861
6862         lru_add_drain_cpu(cpu);
6863         drain_pages(cpu);
6864
6865         /*
6866          * Spill the event counters of the dead processor
6867          * into the current processors event counters.
6868          * This artificially elevates the count of the current
6869          * processor.
6870          */
6871         vm_events_fold_cpu(cpu);
6872
6873         /*
6874          * Zero the differential counters of the dead processor
6875          * so that the vm statistics are consistent.
6876          *
6877          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6878          * race with what we are doing.
6879          */
6880         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6881         return 0;
6882 }
6883
6884 void __init page_alloc_init(void)
6885 {
6886         int ret;
6887
6888         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6889                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6890                                         page_alloc_cpu_dead);
6891         WARN_ON(ret < 0);
6892 }
6893
6894 /*
6895  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6896  *      or min_free_kbytes changes.
6897  */
6898 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6899 {
6900         struct pglist_data *pgdat;
6901         unsigned long reserve_pages = 0;
6902         enum zone_type i, j;
6903
6904         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6905
6906                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6907
6908                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6909                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6910                         long max = 0;
6911
6912                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6913                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6914                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6915                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6916                         }
6917
6918                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6919                         max += high_wmark_pages(zone);
6920
6921                         if (max > zone->managed_pages)
6922                                 max = zone->managed_pages;
6923
6924                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6925
6926                         reserve_pages += max;
6927                 }
6928         }
6929         totalreserve_pages = reserve_pages;
6930 }
6931
6932 /*
6933  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6934  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6935  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6936  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6937  */
6938 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6939 {
6940         struct pglist_data *pgdat;
6941         enum zone_type j, idx;
6942
6943         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6944                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6945                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6946                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6947
6948                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6949
6950                         idx = j;
6951                         while (idx) {
6952                                 struct zone *lower_zone;
6953
6954                                 idx--;
6955
6956                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6957                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6958
6959                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6960                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6961                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6962                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6963                         }
6964                 }
6965         }
6966
6967         /* update totalreserve_pages */
6968         calculate_totalreserve_pages();
6969 }
6970
6971 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6972 {
6973         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6974         unsigned long lowmem_pages = 0;
6975         struct zone *zone;
6976         unsigned long flags;
6977
6978         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6979         for_each_zone(zone) {
6980                 if (!is_highmem(zone))
6981                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6982         }
6983
6984         for_each_zone(zone) {
6985                 u64 tmp;
6986
6987                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6988                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6989                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6990                 if (is_highmem(zone)) {
6991                         /*
6992                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6993                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6994                          * value here.
6995                          *
6996                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6997                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6998                          * not be capped for highmem.
6999                          */
7000                         unsigned long min_pages;
7001
7002                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7003                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7004                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7005                 } else {
7006                         /*
7007                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7008                          * proportionate to the zone's size.
7009                          */
7010                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7011                 }
7012
7013                 /*
7014                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7015                  * scale factor in proportion to available memory, but
7016                  * ensure a minimum size on small systems.
7017                  */
7018                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7019                             mult_frac(zone->managed_pages,
7020                                       watermark_scale_factor, 10000));
7021
7022                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7023                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7024
7025                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7026         }
7027
7028         /* update totalreserve_pages */
7029         calculate_totalreserve_pages();
7030 }
7031
7032 /**
7033  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7034  * or when memory is hot-{added|removed}
7035  *
7036  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7037  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7038  */
7039 void setup_per_zone_wmarks(void)
7040 {
7041         mutex_lock(&zonelists_mutex);
7042         __setup_per_zone_wmarks();
7043         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
7044 }
7045
7046 /*
7047  * Initialise min_free_kbytes.
7048  *
7049  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7050  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7051  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7052  *
7053  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7054  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7055  *
7056  * which yields
7057  *
7058  * 16MB:        512k
7059  * 32MB:        724k
7060  * 64MB:        1024k
7061  * 128MB:       1448k
7062  * 256MB:       2048k
7063  * 512MB:       2896k
7064  * 1024MB:      4096k
7065  * 2048MB:      5792k
7066  * 4096MB:      8192k
7067  * 8192MB:      11584k
7068  * 16384MB:     16384k
7069  */
7070 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7071 {
7072         unsigned long lowmem_kbytes;
7073         int new_min_free_kbytes;
7074
7075         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7076         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7077
7078         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7079                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7080                 if (min_free_kbytes < 128)
7081                         min_free_kbytes = 128;
7082                 if (min_free_kbytes > 65536)
7083                         min_free_kbytes = 65536;
7084         } else {
7085                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7086                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7087         }
7088         setup_per_zone_wmarks();
7089         refresh_zone_stat_thresholds();
7090         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7091
7092 #ifdef CONFIG_NUMA
7093         setup_min_unmapped_ratio();
7094         setup_min_slab_ratio();
7095 #endif
7096
7097         return 0;
7098 }
7099 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7100
7101 /*
7102  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7103  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7104  *      changes.
7105  */
7106 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7107         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7108 {
7109         int rc;
7110
7111         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7112         if (rc)
7113                 return rc;
7114
7115         if (write) {
7116                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7117                 setup_per_zone_wmarks();
7118         }
7119         return 0;
7120 }
7121
7122 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7123         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7124 {
7125         int rc;
7126
7127         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7128         if (rc)
7129                 return rc;
7130
7131         if (write)
7132                 setup_per_zone_wmarks();
7133
7134         return 0;
7135 }
7136
7137 #ifdef CONFIG_NUMA
7138 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7139 {
7140         pg_data_t *pgdat;
7141         struct zone *zone;
7142
7143         for_each_online_pgdat(pgdat)
7144                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7145
7146         for_each_zone(zone)
7147                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7148                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7149 }
7150
7151
7152 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7153         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7154 {
7155         int rc;
7156
7157         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7158         if (rc)
7159                 return rc;
7160
7161         setup_min_unmapped_ratio();
7162
7163         return 0;
7164 }
7165
7166 static void setup_min_slab_ratio(void)
7167 {
7168         pg_data_t *pgdat;
7169         struct zone *zone;
7170
7171         for_each_online_pgdat(pgdat)
7172                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7173
7174         for_each_zone(zone)
7175                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7176                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7177 }
7178
7179 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7180         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7181 {
7182         int rc;
7183
7184         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7185         if (rc)
7186                 return rc;
7187
7188         setup_min_slab_ratio();
7189
7190         return 0;
7191 }
7192 #endif
7193
7194 /*
7195  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7196  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7197  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7198  *
7199  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7200  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7201  * if in function of the boot time zone sizes.
7202  */
7203 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7204         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7205 {
7206         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7207         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7208         return 0;
7209 }
7210
7211 /*
7212  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7213  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7214  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7215  */
7216 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7217         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7218 {
7219         struct zone *zone;
7220         int old_percpu_pagelist_fraction;
7221         int ret;
7222
7223         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7224         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7225
7226         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7227         if (!write || ret < 0)
7228                 goto out;
7229
7230         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7231         if (percpu_pagelist_fraction &&
7232             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7233                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7234                 ret = -EINVAL;
7235                 goto out;
7236         }
7237
7238         /* No change? */
7239         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7240                 goto out;
7241
7242         for_each_populated_zone(zone) {
7243                 unsigned int cpu;
7244
7245                 for_each_possible_cpu(cpu)
7246                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7247                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7248         }
7249 out:
7250         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7251         return ret;
7252 }
7253
7254 #ifdef CONFIG_NUMA
7255 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7256
7257 static int __init set_hashdist(char *str)
7258 {
7259         if (!str)
7260                 return 0;
7261         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7262         return 1;
7263 }
7264 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7265 #endif
7266
7267 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7268 /*
7269  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7270  * is not known to alloc_large_system_hash().
7271  */
7272 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7273 {
7274         return 0;
7275 }
7276 #endif
7277
7278 /*
7279  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7280  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7281  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7282  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7283  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7284  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7285  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7286  */
7287 #if __BITS_PER_LONG > 32
7288 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7289 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7290 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7291 #endif
7292
7293 /*
7294  * allocate a large system hash table from bootmem
7295  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7296  *   quantity of entries
7297  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7298  */
7299 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7300                                      unsigned long bucketsize,
7301                                      unsigned long numentries,
7302                                      int scale,
7303                                      int flags,
7304                                      unsigned int *_hash_shift,
7305                                      unsigned int *_hash_mask,
7306                                      unsigned long low_limit,
7307                                      unsigned long high_limit)
7308 {
7309         unsigned long long max = high_limit;
7310         unsigned long log2qty, size;
7311         void *table = NULL;
7312         gfp_t gfp_flags;
7313
7314         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7315         if (!numentries) {
7316                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7317                 numentries = nr_kernel_pages;
7318                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7319
7320                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7321                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7322                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7323
7324 #if __BITS_PER_LONG > 32
7325                 if (!high_limit) {
7326                         unsigned long adapt;
7327
7328                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7329                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7330                                 scale++;
7331                 }
7332 #endif
7333
7334                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7335                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7336                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7337                 else
7338                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7339
7340                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7341                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7342                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7343                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7344                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7345                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7346                                 BUG_ON(!numentries);
7347                         }
7348                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7349                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7350         }
7351         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7352
7353         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7354         if (max == 0) {
7355                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7356                 do_div(max, bucketsize);
7357         }
7358         max = min(max, 0x80000000ULL);
7359
7360         if (numentries < low_limit)
7361                 numentries = low_limit;
7362         if (numentries > max)
7363                 numentries = max;
7364
7365         log2qty = ilog2(numentries);
7366
7367         /*
7368          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7369          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7370          */
7371         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7372         do {
7373                 size = bucketsize << log2qty;
7374                 if (flags & HASH_EARLY)
7375                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7376                 else if (hashdist)
7377                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7378                 else {
7379                         /*
7380                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7381                          * some pages at the end of hash table which
7382                          * alloc_pages_exact() automatically does
7383                          */
7384                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7385                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7386                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7387                         }
7388                 }
7389         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7390
7391         if (!table)
7392                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7393
7394         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7395                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7396
7397         if (_hash_shift)
7398                 *_hash_shift = log2qty;
7399         if (_hash_mask)
7400                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7401
7402         return table;
7403 }
7404
7405 /*
7406  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7407  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7408  *
7409  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7410  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7411  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7412  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7413  */
7414 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7415                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7416 {
7417         unsigned long pfn, iter, found;
7418         int mt;
7419
7420         /*
7421          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7422          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7423          */
7424         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7425                 return false;
7426         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7427         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7428                 return false;
7429
7430         pfn = page_to_pfn(page);
7431         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7432                 unsigned long check = pfn + iter;
7433
7434                 if (!pfn_valid_within(check))
7435                         continue;
7436
7437                 page = pfn_to_page(check);
7438
7439                 /*
7440                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7441                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7442                  * handle each tail page individually in migration.
7443                  */
7444                 if (PageHuge(page)) {
7445                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7446                         continue;
7447                 }
7448
7449                 /*
7450                  * We can't use page_count without pin a page
7451                  * because another CPU can free compound page.
7452                  * This check already skips compound tails of THP
7453                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7454                  */
7455                 if (!page_ref_count(page)) {
7456                         if (PageBuddy(page))
7457                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7458                         continue;
7459                 }
7460
7461                 /*
7462                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7463                  * page_count() is not 0.
7464                  */
7465                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7466                         continue;
7467
7468                 if (__PageMovable(page))
7469                         continue;
7470
7471                 if (!PageLRU(page))
7472                         found++;
7473                 /*
7474                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7475                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7476                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7477                  */
7478                 /*
7479                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7480                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7481                  *
7482                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7483                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7484                  * page at boot.
7485                  */
7486                 if (found > count)
7487                         return true;
7488         }
7489         return false;
7490 }
7491
7492 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7493 {
7494         struct zone *zone;
7495         unsigned long pfn;
7496
7497         /*
7498          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7499          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7500          * the zone but still within the section.
7501          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7502          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7503          */
7504         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7505                 return false;
7506
7507         zone = page_zone(page);
7508         pfn = page_to_pfn(page);
7509         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7510                 return false;
7511
7512         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7513 }
7514
7515 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7516
7517 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7518 {
7519         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7520                              pageblock_nr_pages) - 1);
7521 }
7522
7523 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7524 {
7525         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7526                                 pageblock_nr_pages));
7527 }
7528
7529 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7530 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7531                                         unsigned long start, unsigned long end)
7532 {
7533         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7534         unsigned long nr_reclaimed;
7535         unsigned long pfn = start;
7536         unsigned int tries = 0;
7537         int ret = 0;
7538
7539         migrate_prep();
7540
7541         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7542                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7543                         ret = -EINTR;
7544                         break;
7545                 }
7546
7547                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7548                         cc->nr_migratepages = 0;
7549                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7550                         if (!pfn) {
7551                                 ret = -EINTR;
7552                                 break;
7553                         }
7554                         tries = 0;
7555                 } else if (++tries == 5) {
7556                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7557                         break;
7558                 }
7559
7560                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7561                                                         &cc->migratepages);
7562                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7563
7564                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7565                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7566         }
7567         if (ret < 0) {
7568                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7569                 return ret;
7570         }
7571         return 0;
7572 }
7573
7574 /**
7575  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7576  * @start:      start PFN to allocate
7577  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7578  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7579  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7580  *                      in range must have the same migratetype and it must
7581  *                      be either of the two.
7582  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7583  *
7584  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7585  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7586  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7587  * pages fall in.
7588  *
7589  * The PFN range must belong to a single zone.
7590  *
7591  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7592  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7593  * need to be freed with free_contig_range().
7594  */
7595 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7596                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7597 {
7598         unsigned long outer_start, outer_end;
7599         unsigned int order;
7600         int ret = 0;
7601
7602         struct compact_control cc = {
7603                 .nr_migratepages = 0,
7604                 .order = -1,
7605                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7606                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7607                 .ignore_skip_hint = true,
7608                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7609         };
7610         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7611
7612         /*
7613          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7614          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7615          * have different sizes, and due to the way page allocator
7616          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7617          * that page allocator won't try to merge buddies from
7618          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7619          * other migration type.
7620          *
7621          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7622          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7623          * we are interested in).  This will put all the pages in
7624          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7625          *
7626          * When this is done, we take the pages in range from page
7627          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7628          * page allocator will never consider using them.
7629          *
7630          * This lets us mark the pageblocks back as
7631          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7632          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7633          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7634          */
7635
7636         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7637                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7638                                        false);
7639         if (ret)
7640                 return ret;
7641
7642         /*
7643          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7644          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7645          */
7646         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7647         if (ret && ret != -EBUSY)
7648                 goto done;
7649
7650         /*
7651          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7652          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7653          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7654          * What we are going to do is to allocate all pages from
7655          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7656          *
7657          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7658          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7659          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7660          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7661          * once this is done free the pages we are not interested in.
7662          *
7663          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7664          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7665          */
7666
7667         lru_add_drain_all();
7668         drain_all_pages(cc.zone);
7669
7670         order = 0;
7671         outer_start = start;
7672         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7673                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7674                         outer_start = start;
7675                         break;
7676                 }
7677                 outer_start &= ~0UL << order;
7678         }
7679
7680         if (outer_start != start) {
7681                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7682
7683                 /*
7684                  * outer_start page could be small order buddy page and
7685                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7686                  * in this case to report failed page properly
7687                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7688                  */
7689                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7690                         outer_start = start;
7691         }
7692
7693         /* Make sure the range is really isolated. */
7694         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7695                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7696                         __func__, outer_start, end);
7697                 ret = -EBUSY;
7698                 goto done;
7699         }
7700
7701         /* Grab isolated pages from freelists. */
7702         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7703         if (!outer_end) {
7704                 ret = -EBUSY;
7705                 goto done;
7706         }
7707
7708         /* Free head and tail (if any) */
7709         if (start != outer_start)
7710                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7711         if (end != outer_end)
7712                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7713
7714 done:
7715         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7716                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7717         return ret;
7718 }
7719
7720 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7721 {
7722         unsigned int count = 0;
7723
7724         for (; nr_pages--; pfn++) {
7725                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7726
7727                 count += page_count(page) != 1;
7728                 __free_page(page);
7729         }
7730         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7731 }
7732 #endif
7733
7734 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7735 /*
7736  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7737  * page high values need to be recalulated.
7738  */
7739 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7740 {
7741         unsigned cpu;
7742         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7743         for_each_possible_cpu(cpu)
7744                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7745                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7746         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7747 }
7748 #endif
7749
7750 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7751 {
7752         unsigned long flags;
7753         int cpu;
7754         struct per_cpu_pageset *pset;
7755
7756         /* avoid races with drain_pages()  */
7757         local_irq_save(flags);
7758         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7759                 for_each_online_cpu(cpu) {
7760                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7761                         drain_zonestat(zone, pset);
7762                 }
7763                 free_percpu(zone->pageset);
7764                 zone->pageset = &boot_pageset;
7765         }
7766         local_irq_restore(flags);
7767 }
7768
7769 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7770 /*
7771  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7772  * before calling this.
7773  */
7774 void
7775 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7776 {
7777         struct page *page;
7778         struct zone *zone;
7779         unsigned int order, i;
7780         unsigned long pfn;
7781         unsigned long flags;
7782         /* find the first valid pfn */
7783         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7784                 if (pfn_valid(pfn))
7785                         break;
7786         if (pfn == end_pfn)
7787                 return;
7788         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7789         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7790         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7791         pfn = start_pfn;
7792         while (pfn < end_pfn) {
7793                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7794                         pfn++;
7795                         continue;
7796                 }
7797                 page = pfn_to_page(pfn);
7798                 /*
7799                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7800                  * page_count() is not 0.
7801                  */
7802                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7803                         pfn++;
7804                         SetPageReserved(page);
7805                         continue;
7806                 }
7807
7808                 BUG_ON(page_count(page));
7809                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7810                 order = page_order(page);
7811 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7812                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7813                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7814 #endif
7815                 list_del(&page->lru);
7816                 rmv_page_order(page);
7817                 zone->free_area[order].nr_free--;
7818                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7819                         SetPageReserved((page+i));
7820                 pfn += (1 << order);
7821         }
7822         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7823 }
7824 #endif
7825
7826 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7827 {
7828         struct zone *zone = page_zone(page);
7829         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7830         unsigned long flags;
7831         unsigned int order;
7832
7833         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7834         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7835                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7836
7837                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7838                         break;
7839         }
7840         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7841
7842         return order < MAX_ORDER;
7843 }