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