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