]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
ipc/msg.c: use freezable blocking call
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65
66 #include <asm/sections.h>
67 #include <asm/tlbflush.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include "internal.h"
70
71 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
72 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
73 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
74
75 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
76 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
78 #endif
79
80 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
81 /*
82  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
83  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
84  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
85  * defined in <linux/topology.h>.
86  */
87 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
88 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
89 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
90 #endif
91
92 /*
93  * Array of node states.
94  */
95 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
96         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
97         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifndef CONFIG_NUMA
99         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
104         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif
106         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
107 #endif  /* NUMA */
108 };
109 EXPORT_SYMBOL(node_states);
110
111 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
112 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
113
114 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
117 /*
118  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
119  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
120  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
121  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
122  */
123 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 /*
129  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
130  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
131  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
132  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
133  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
134  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
135  */
136 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
137 {
138         return page->index;
139 }
140
141 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
142 {
143         page->index = migratetype;
144 }
145
146 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
147 /*
148  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
149  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
150  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
151  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
152  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
153  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
154  */
155
156 static gfp_t saved_gfp_mask;
157
158 void pm_restore_gfp_mask(void)
159 {
160         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
161         if (saved_gfp_mask) {
162                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
163                 saved_gfp_mask = 0;
164         }
165 }
166
167 void pm_restrict_gfp_mask(void)
168 {
169         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
170         WARN_ON(saved_gfp_mask);
171         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
172         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
173 }
174
175 bool pm_suspended_storage(void)
176 {
177         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
178                 return false;
179         return true;
180 }
181 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
182
183 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
184 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
185 #endif
186
187 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
188
189 /*
190  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
191  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
192  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
193  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
194  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
195  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
196  *
197  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
198  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
199  */
200 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202          256,
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205          256,
206 #endif
207 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
208          32,
209 #endif
210          32,
211 };
212
213 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
214
215 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
217          "DMA",
218 #endif
219 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
220          "DMA32",
221 #endif
222          "Normal",
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224          "HighMem",
225 #endif
226          "Movable",
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
228          "Device",
229 #endif
230 };
231
232 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
233         NULL,
234         free_compound_page,
235 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
236         free_huge_page,
237 #endif
238 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
239         free_transhuge_page,
240 #endif
241 };
242
243 int min_free_kbytes = 1024;
244 int user_min_free_kbytes = -1;
245
246 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
247 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
248 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
249
250 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
251 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
252 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
253 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
254 static unsigned long __initdata required_movablecore;
255 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
256
257 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
258 int movable_zone;
259 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
260 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
261
262 #if MAX_NUMNODES > 1
263 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
264 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
265 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
266 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
267 #endif
268
269 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
270
271 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
272 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
273 {
274         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
275 }
276
277 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
278 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
279 {
280         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
281                 return true;
282
283         return false;
284 }
285
286 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
287 {
288         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
289                 return true;
290
291         return false;
292 }
293
294 /*
295  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
296  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
297  */
298 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
299                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
300                                 unsigned long *nr_initialised)
301 {
302         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
303         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
304                 return true;
305
306         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
307         (*nr_initialised)++;
308         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
309             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
310                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
311                 return false;
312         }
313
314         return true;
315 }
316 #else
317 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
318 {
319 }
320
321 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
322 {
323         return false;
324 }
325
326 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
327 {
328         return false;
329 }
330
331 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
332                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
333                                 unsigned long *nr_initialised)
334 {
335         return true;
336 }
337 #endif
338
339
340 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
341 {
342         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
343                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
344                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
345
346         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
347                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
348 }
349
350 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
351 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
352 {
353         int ret = 0;
354         unsigned seq;
355         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
356         unsigned long sp, start_pfn;
357
358         do {
359                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
360                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
361                 sp = zone->spanned_pages;
362                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
363                         ret = 1;
364         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
365
366         if (ret)
367                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
368                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
369                         start_pfn, start_pfn + sp);
370
371         return ret;
372 }
373
374 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
375 {
376         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
377                 return 0;
378         if (zone != page_zone(page))
379                 return 0;
380
381         return 1;
382 }
383 /*
384  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
385  */
386 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
387 {
388         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
389                 return 1;
390         if (!page_is_consistent(zone, page))
391                 return 1;
392
393         return 0;
394 }
395 #else
396 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
397 {
398         return 0;
399 }
400 #endif
401
402 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
403                 unsigned long bad_flags)
404 {
405         static unsigned long resume;
406         static unsigned long nr_shown;
407         static unsigned long nr_unshown;
408
409         /* Don't complain about poisoned pages */
410         if (PageHWPoison(page)) {
411                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
412                 return;
413         }
414
415         /*
416          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
417          * or allow a steady drip of one report per second.
418          */
419         if (nr_shown == 60) {
420                 if (time_before(jiffies, resume)) {
421                         nr_unshown++;
422                         goto out;
423                 }
424                 if (nr_unshown) {
425                         printk(KERN_ALERT
426                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
427                                 nr_unshown);
428                         nr_unshown = 0;
429                 }
430                 nr_shown = 0;
431         }
432         if (nr_shown++ == 0)
433                 resume = jiffies + 60 * HZ;
434
435         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
436                 current->comm, page_to_pfn(page));
437         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
438
439         print_modules();
440         dump_stack();
441 out:
442         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
443         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
444         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
445 }
446
447 /*
448  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
449  *
450  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
451  *
452  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
453  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
454  *
455  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
456  * page destructors. See compound_page_dtors.
457  *
458  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
459  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
460  */
461
462 void free_compound_page(struct page *page)
463 {
464         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
465 }
466
467 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
468 {
469         int i;
470         int nr_pages = 1 << order;
471
472         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
473         set_compound_order(page, order);
474         __SetPageHead(page);
475         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
476                 struct page *p = page + i;
477                 set_page_count(p, 0);
478                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
479                 set_compound_head(p, page);
480         }
481         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
482 }
483
484 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
485 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
486 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
487 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
488
489 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
490 {
491         if (!buf)
492                 return -EINVAL;
493
494         if (strcmp(buf, "on") == 0)
495                 _debug_pagealloc_enabled = true;
496
497         return 0;
498 }
499 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
500
501 static bool need_debug_guardpage(void)
502 {
503         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
504         if (!debug_pagealloc_enabled())
505                 return false;
506
507         return true;
508 }
509
510 static void init_debug_guardpage(void)
511 {
512         if (!debug_pagealloc_enabled())
513                 return;
514
515         _debug_guardpage_enabled = true;
516 }
517
518 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
519         .need = need_debug_guardpage,
520         .init = init_debug_guardpage,
521 };
522
523 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
524 {
525         unsigned long res;
526
527         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
528                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
529                 return 0;
530         }
531         _debug_guardpage_minorder = res;
532         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
533         return 0;
534 }
535 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
536
537 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
538                                 unsigned int order, int migratetype)
539 {
540         struct page_ext *page_ext;
541
542         if (!debug_guardpage_enabled())
543                 return;
544
545         page_ext = lookup_page_ext(page);
546         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
547
548         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
549         set_page_private(page, order);
550         /* Guard pages are not available for any usage */
551         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
552 }
553
554 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
555                                 unsigned int order, int migratetype)
556 {
557         struct page_ext *page_ext;
558
559         if (!debug_guardpage_enabled())
560                 return;
561
562         page_ext = lookup_page_ext(page);
563         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
564
565         set_page_private(page, 0);
566         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
567                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
568 }
569 #else
570 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
571 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
572                                 unsigned int order, int migratetype) {}
573 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
574                                 unsigned int order, int migratetype) {}
575 #endif
576
577 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
578 {
579         set_page_private(page, order);
580         __SetPageBuddy(page);
581 }
582
583 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
584 {
585         __ClearPageBuddy(page);
586         set_page_private(page, 0);
587 }
588
589 /*
590  * This function checks whether a page is free && is the buddy
591  * we can do coalesce a page and its buddy if
592  * (a) the buddy is not in a hole &&
593  * (b) the buddy is in the buddy system &&
594  * (c) a page and its buddy have the same order &&
595  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
596  *
597  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
598  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
599  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
600  * serialized by zone->lock.
601  *
602  * For recording page's order, we use page_private(page).
603  */
604 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
605                                                         unsigned int order)
606 {
607         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
608                 return 0;
609
610         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
611                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
612                         return 0;
613
614                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
615
616                 return 1;
617         }
618
619         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
620                 /*
621                  * zone check is done late to avoid uselessly
622                  * calculating zone/node ids for pages that could
623                  * never merge.
624                  */
625                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
626                         return 0;
627
628                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
629
630                 return 1;
631         }
632         return 0;
633 }
634
635 /*
636  * Freeing function for a buddy system allocator.
637  *
638  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
639  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
640  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
641  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
642  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
643  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
644  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
645  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
646  * parts of the VM system.
647  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
648  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
649  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
650  * field.
651  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
652  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
653  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
654  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
655  * triggers coalescing into a block of larger size.
656  *
657  * -- nyc
658  */
659
660 static inline void __free_one_page(struct page *page,
661                 unsigned long pfn,
662                 struct zone *zone, unsigned int order,
663                 int migratetype)
664 {
665         unsigned long page_idx;
666         unsigned long combined_idx;
667         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
668         struct page *buddy;
669         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
670
671         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
672         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
673
674         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
675         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
676                 /*
677                  * We restrict max order of merging to prevent merge
678                  * between freepages on isolate pageblock and normal
679                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
680                  * could cause incorrect freepage accounting.
681                  */
682                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
683         } else {
684                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
685         }
686
687         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
688
689         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
690         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
691
692         while (order < max_order - 1) {
693                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
694                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
695                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
696                         break;
697                 /*
698                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
699                  * merge with it and move up one order.
700                  */
701                 if (page_is_guard(buddy)) {
702                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
703                 } else {
704                         list_del(&buddy->lru);
705                         zone->free_area[order].nr_free--;
706                         rmv_page_order(buddy);
707                 }
708                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
709                 page = page + (combined_idx - page_idx);
710                 page_idx = combined_idx;
711                 order++;
712         }
713         set_page_order(page, order);
714
715         /*
716          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
717          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
718          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
719          * that is happening, add the free page to the tail of the list
720          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
721          * as a higher order page
722          */
723         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
724                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
725                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
726                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
727                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
728                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
729                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
730                         list_add_tail(&page->lru,
731                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
732                         goto out;
733                 }
734         }
735
736         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
737 out:
738         zone->free_area[order].nr_free++;
739 }
740
741 static inline int free_pages_check(struct page *page)
742 {
743         const char *bad_reason = NULL;
744         unsigned long bad_flags = 0;
745
746         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
747                 bad_reason = "nonzero mapcount";
748         if (unlikely(page->mapping != NULL))
749                 bad_reason = "non-NULL mapping";
750         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
751                 bad_reason = "nonzero _count";
752         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
753                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
754                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
755         }
756 #ifdef CONFIG_MEMCG
757         if (unlikely(page->mem_cgroup))
758                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
759 #endif
760         if (unlikely(bad_reason)) {
761                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
762                 return 1;
763         }
764         page_cpupid_reset_last(page);
765         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
766                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
767         return 0;
768 }
769
770 /*
771  * Frees a number of pages from the PCP lists
772  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
773  * count is the number of pages to free.
774  *
775  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
776  * see if this freeing clears that state.
777  *
778  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
779  * pinned" detection logic.
780  */
781 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
782                                         struct per_cpu_pages *pcp)
783 {
784         int migratetype = 0;
785         int batch_free = 0;
786         int to_free = count;
787         unsigned long nr_scanned;
788
789         spin_lock(&zone->lock);
790         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
791         if (nr_scanned)
792                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
793
794         while (to_free) {
795                 struct page *page;
796                 struct list_head *list;
797
798                 /*
799                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
800                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
801                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
802                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
803                  * lists
804                  */
805                 do {
806                         batch_free++;
807                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
808                                 migratetype = 0;
809                         list = &pcp->lists[migratetype];
810                 } while (list_empty(list));
811
812                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
813                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
814                         batch_free = to_free;
815
816                 do {
817                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
818
819                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
820                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
821                         list_del(&page->lru);
822
823                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
824                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
825                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
826                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
827                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
828                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
829
830                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
831                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
832                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
833         }
834         spin_unlock(&zone->lock);
835 }
836
837 static void free_one_page(struct zone *zone,
838                                 struct page *page, unsigned long pfn,
839                                 unsigned int order,
840                                 int migratetype)
841 {
842         unsigned long nr_scanned;
843         spin_lock(&zone->lock);
844         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
845         if (nr_scanned)
846                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
847
848         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
849                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
850                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
851         }
852         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
853         spin_unlock(&zone->lock);
854 }
855
856 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
857 {
858         int ret = 1;
859
860         /*
861          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
862          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
863          */
864         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
865
866         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
867                 ret = 0;
868                 goto out;
869         }
870         switch (page - head_page) {
871         case 1:
872                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
873                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
874                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
875                         goto out;
876                 }
877                 break;
878         case 2:
879                 /*
880                  * the second tail page: ->mapping is
881                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
882                  */
883                 break;
884         default:
885                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
886                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
887                         goto out;
888                 }
889                 break;
890         }
891         if (unlikely(!PageTail(page))) {
892                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
893                 goto out;
894         }
895         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
896                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
897                 goto out;
898         }
899         ret = 0;
900 out:
901         page->mapping = NULL;
902         clear_compound_head(page);
903         return ret;
904 }
905
906 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
907                                 unsigned long zone, int nid)
908 {
909         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
910         init_page_count(page);
911         page_mapcount_reset(page);
912         page_cpupid_reset_last(page);
913
914         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
915 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
916         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
917         if (!is_highmem_idx(zone))
918                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
919 #endif
920 }
921
922 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
923                                         int nid)
924 {
925         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
926 }
927
928 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
929 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
930 {
931         pg_data_t *pgdat;
932         int nid, zid;
933
934         if (!early_page_uninitialised(pfn))
935                 return;
936
937         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
938         pgdat = NODE_DATA(nid);
939
940         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
941                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
942
943                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
944                         break;
945         }
946         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
947 }
948 #else
949 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
950 {
951 }
952 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
953
954 /*
955  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
956  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
957  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
958  * sent to the buddy page allocator.
959  */
960 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
961 {
962         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
963         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
964
965         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
966                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
967                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
968
969                         init_reserved_page(start_pfn);
970
971                         /* Avoid false-positive PageTail() */
972                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
973
974                         SetPageReserved(page);
975                 }
976         }
977 }
978
979 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
980 {
981         bool compound = PageCompound(page);
982         int i, bad = 0;
983
984         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
985         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
986
987         trace_mm_page_free(page, order);
988         kmemcheck_free_shadow(page, order);
989         kasan_free_pages(page, order);
990
991         if (PageAnon(page))
992                 page->mapping = NULL;
993         bad += free_pages_check(page);
994         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
995                 if (compound)
996                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
997                 bad += free_pages_check(page + i);
998         }
999         if (bad)
1000                 return false;
1001
1002         reset_page_owner(page, order);
1003
1004         if (!PageHighMem(page)) {
1005                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1006                                            PAGE_SIZE << order);
1007                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1008                                            PAGE_SIZE << order);
1009         }
1010         arch_free_page(page, order);
1011         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1012
1013         return true;
1014 }
1015
1016 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1017 {
1018         unsigned long flags;
1019         int migratetype;
1020         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1021
1022         if (!free_pages_prepare(page, order))
1023                 return;
1024
1025         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1026         local_irq_save(flags);
1027         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1028         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1029         local_irq_restore(flags);
1030 }
1031
1032 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1033                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1034 {
1035         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1036         struct page *p = page;
1037         unsigned int loop;
1038
1039         prefetchw(p);
1040         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1041                 prefetchw(p + 1);
1042                 __ClearPageReserved(p);
1043                 set_page_count(p, 0);
1044         }
1045         __ClearPageReserved(p);
1046         set_page_count(p, 0);
1047
1048         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1049         set_page_refcounted(page);
1050         __free_pages(page, order);
1051 }
1052
1053 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1054         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1055
1056 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1057
1058 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1059 {
1060         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1061         int nid;
1062
1063         spin_lock(&early_pfn_lock);
1064         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1065         if (nid < 0)
1066                 nid = 0;
1067         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1068
1069         return nid;
1070 }
1071 #endif
1072
1073 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1074 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1075                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1076 {
1077         int nid;
1078
1079         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1080         if (nid >= 0 && nid != node)
1081                 return false;
1082         return true;
1083 }
1084
1085 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1086 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1087 {
1088         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1089 }
1090
1091 #else
1092
1093 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1094 {
1095         return true;
1096 }
1097 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1098                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1099 {
1100         return true;
1101 }
1102 #endif
1103
1104
1105 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1106                                                         unsigned int order)
1107 {
1108         if (early_page_uninitialised(pfn))
1109                 return;
1110         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1111 }
1112
1113 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1114 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1115                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1116 {
1117         int i;
1118
1119         if (!page)
1120                 return;
1121
1122         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1123         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1124             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1125                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1126                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1127                 return;
1128         }
1129
1130         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1131                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1132 }
1133
1134 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1135 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1136 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1137
1138 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1139 {
1140         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1141                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1142 }
1143
1144 /* Initialise remaining memory on a node */
1145 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1146 {
1147         pg_data_t *pgdat = data;
1148         int nid = pgdat->node_id;
1149         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1150         unsigned long start = jiffies;
1151         unsigned long nr_pages = 0;
1152         unsigned long walk_start, walk_end;
1153         int i, zid;
1154         struct zone *zone;
1155         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1156         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1157
1158         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1159                 pgdat_init_report_one_done();
1160                 return 0;
1161         }
1162
1163         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1164         if (!cpumask_empty(cpumask))
1165                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1166
1167         /* Sanity check boundaries */
1168         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1169         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1170         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1171
1172         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1173         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1174                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1175                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1176                         break;
1177         }
1178
1179         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1180                 unsigned long pfn, end_pfn;
1181                 struct page *page = NULL;
1182                 struct page *free_base_page = NULL;
1183                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1184                 int nr_to_free = 0;
1185
1186                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1187                 pfn = first_init_pfn;
1188                 if (pfn < walk_start)
1189                         pfn = walk_start;
1190                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1191                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1192
1193                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1194                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1195                                 goto free_range;
1196
1197                         /*
1198                          * Ensure pfn_valid is checked every
1199                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1200                          */
1201                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1202                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1203                                         page = NULL;
1204                                         goto free_range;
1205                                 }
1206                         }
1207
1208                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1209                                 page = NULL;
1210                                 goto free_range;
1211                         }
1212
1213                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1214                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1215                                 page++;
1216                         } else {
1217                                 nr_pages += nr_to_free;
1218                                 deferred_free_range(free_base_page,
1219                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1220                                 free_base_page = NULL;
1221                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1222
1223                                 page = pfn_to_page(pfn);
1224                                 cond_resched();
1225                         }
1226
1227                         if (page->flags) {
1228                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1229                                 goto free_range;
1230                         }
1231
1232                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1233                         if (!free_base_page) {
1234                                 free_base_page = page;
1235                                 free_base_pfn = pfn;
1236                                 nr_to_free = 0;
1237                         }
1238                         nr_to_free++;
1239
1240                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1241                         continue;
1242 free_range:
1243                         /* Free the current block of pages to allocator */
1244                         nr_pages += nr_to_free;
1245                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1246                                                                 nr_to_free);
1247                         free_base_page = NULL;
1248                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1249                 }
1250
1251                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1252         }
1253
1254         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1255         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1256
1257         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1258                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1259
1260         pgdat_init_report_one_done();
1261         return 0;
1262 }
1263
1264 void __init page_alloc_init_late(void)
1265 {
1266         int nid;
1267
1268         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1269         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1270         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1271                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1272         }
1273
1274         /* Block until all are initialised */
1275         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1276
1277         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1278         files_maxfiles_init();
1279 }
1280 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1281
1282 #ifdef CONFIG_CMA
1283 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1284 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1285 {
1286         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1287         struct page *p = page;
1288
1289         do {
1290                 __ClearPageReserved(p);
1291                 set_page_count(p, 0);
1292         } while (++p, --i);
1293
1294         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1295
1296         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1297                 i = pageblock_nr_pages;
1298                 p = page;
1299                 do {
1300                         set_page_refcounted(p);
1301                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1302                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1303                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1304         } else {
1305                 set_page_refcounted(page);
1306                 __free_pages(page, pageblock_order);
1307         }
1308
1309         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1310 }
1311 #endif
1312
1313 /*
1314  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1315  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1316  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1317  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1318  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1319  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1320  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1321  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1322  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1323  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1324  *
1325  * -- nyc
1326  */
1327 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1328         int low, int high, struct free_area *area,
1329         int migratetype)
1330 {
1331         unsigned long size = 1 << high;
1332
1333         while (high > low) {
1334                 area--;
1335                 high--;
1336                 size >>= 1;
1337                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1338
1339                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1340                         debug_guardpage_enabled() &&
1341                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1342                         /*
1343                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1344                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1345                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1346                          * pages will stay not present in virtual address space
1347                          */
1348                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1349                         continue;
1350                 }
1351                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1352                 area->nr_free++;
1353                 set_page_order(&page[size], high);
1354         }
1355 }
1356
1357 /*
1358  * This page is about to be returned from the page allocator
1359  */
1360 static inline int check_new_page(struct page *page)
1361 {
1362         const char *bad_reason = NULL;
1363         unsigned long bad_flags = 0;
1364
1365         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1366                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1367         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1368                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1369         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1370                 bad_reason = "nonzero _count";
1371         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1372                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1373                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1374         }
1375         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1376                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1377                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1378         }
1379 #ifdef CONFIG_MEMCG
1380         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1381                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1382 #endif
1383         if (unlikely(bad_reason)) {
1384                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1385                 return 1;
1386         }
1387         return 0;
1388 }
1389
1390 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1391                                                                 int alloc_flags)
1392 {
1393         int i;
1394
1395         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1396                 struct page *p = page + i;
1397                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1398                         return 1;
1399         }
1400
1401         set_page_private(page, 0);
1402         set_page_refcounted(page);
1403
1404         arch_alloc_page(page, order);
1405         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1406         kasan_alloc_pages(page, order);
1407
1408         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1409                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1410                         clear_highpage(page + i);
1411
1412         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1413                 prep_compound_page(page, order);
1414
1415         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1416
1417         /*
1418          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1419          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1420          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1421          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1422          */
1423         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1424                 set_page_pfmemalloc(page);
1425         else
1426                 clear_page_pfmemalloc(page);
1427
1428         return 0;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1433  * the smallest available page from the freelists
1434  */
1435 static inline
1436 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1437                                                 int migratetype)
1438 {
1439         unsigned int current_order;
1440         struct free_area *area;
1441         struct page *page;
1442
1443         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1444         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1445                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1446                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1447                         continue;
1448
1449                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1450                                                         struct page, lru);
1451                 list_del(&page->lru);
1452                 rmv_page_order(page);
1453                 area->nr_free--;
1454                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1455                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1456                 return page;
1457         }
1458
1459         return NULL;
1460 }
1461
1462
1463 /*
1464  * This array describes the order lists are fallen back to when
1465  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1466  */
1467 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1468         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1469         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1470         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1471 #ifdef CONFIG_CMA
1472         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1473 #endif
1474 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1475         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1476 #endif
1477 };
1478
1479 #ifdef CONFIG_CMA
1480 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1481                                         unsigned int order)
1482 {
1483         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1484 }
1485 #else
1486 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1487                                         unsigned int order) { return NULL; }
1488 #endif
1489
1490 /*
1491  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1492  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1493  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1494  */
1495 int move_freepages(struct zone *zone,
1496                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1497                           int migratetype)
1498 {
1499         struct page *page;
1500         unsigned int order;
1501         int pages_moved = 0;
1502
1503 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1504         /*
1505          * page_zone is not safe to call in this context when
1506          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1507          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1508          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1509          * grouping pages by mobility
1510          */
1511         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1512 #endif
1513
1514         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1515                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1516                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1517
1518                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1519                         page++;
1520                         continue;
1521                 }
1522
1523                 if (!PageBuddy(page)) {
1524                         page++;
1525                         continue;
1526                 }
1527
1528                 order = page_order(page);
1529                 list_move(&page->lru,
1530                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1531                 page += 1 << order;
1532                 pages_moved += 1 << order;
1533         }
1534
1535         return pages_moved;
1536 }
1537
1538 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1539                                 int migratetype)
1540 {
1541         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1542         struct page *start_page, *end_page;
1543
1544         start_pfn = page_to_pfn(page);
1545         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1546         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1547         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1548         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1549
1550         /* Do not cross zone boundaries */
1551         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1552                 start_page = page;
1553         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1554                 return 0;
1555
1556         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1557 }
1558
1559 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1560                                         int start_order, int migratetype)
1561 {
1562         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1563
1564         while (nr_pageblocks--) {
1565                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1566                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1567         }
1568 }
1569
1570 /*
1571  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1572  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1573  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1574  *
1575  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1576  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1577  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1578  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1579  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1580  * pageblocks.
1581  */
1582 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1583 {
1584         /*
1585          * Leaving this order check is intended, although there is
1586          * relaxed order check in next check. The reason is that
1587          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1588          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1589          * so could be changed anytime.
1590          */
1591         if (order >= pageblock_order)
1592                 return true;
1593
1594         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1595                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1596                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1597                 page_group_by_mobility_disabled)
1598                 return true;
1599
1600         return false;
1601 }
1602
1603 /*
1604  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1605  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1606  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1607  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1608  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1609  */
1610 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1611                                                           int start_type)
1612 {
1613         unsigned int current_order = page_order(page);
1614         int pages;
1615
1616         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1617         if (current_order >= pageblock_order) {
1618                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1619                 return;
1620         }
1621
1622         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1623
1624         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1625         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1626                         page_group_by_mobility_disabled)
1627                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1628 }
1629
1630 /*
1631  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1632  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1633  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1634  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1635  */
1636 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1637                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1638 {
1639         int i;
1640         int fallback_mt;
1641
1642         if (area->nr_free == 0)
1643                 return -1;
1644
1645         *can_steal = false;
1646         for (i = 0;; i++) {
1647                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1648                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1649                         break;
1650
1651                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1652                         continue;
1653
1654                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1655                         *can_steal = true;
1656
1657                 if (!only_stealable)
1658                         return fallback_mt;
1659
1660                 if (*can_steal)
1661                         return fallback_mt;
1662         }
1663
1664         return -1;
1665 }
1666
1667 /*
1668  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1669  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1670  */
1671 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1672                                 unsigned int alloc_order)
1673 {
1674         int mt;
1675         unsigned long max_managed, flags;
1676
1677         /*
1678          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1679          * Check is race-prone but harmless.
1680          */
1681         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1682         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1683                 return;
1684
1685         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1686
1687         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1688         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1689                 goto out_unlock;
1690
1691         /* Yoink! */
1692         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1693         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1694                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1695                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1696                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1697                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1698         }
1699
1700 out_unlock:
1701         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1706  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1707  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1708  * to recover from than an OOM.
1709  */
1710 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1711 {
1712         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1713         unsigned long flags;
1714         struct zoneref *z;
1715         struct zone *zone;
1716         struct page *page;
1717         int order;
1718
1719         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1720                                                                 ac->nodemask) {
1721                 /* Preserve at least one pageblock */
1722                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1723                         continue;
1724
1725                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1726                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1727                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1728
1729                         if (list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
1730                                 continue;
1731
1732                         page = list_entry(area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC].next,
1733                                                 struct page, lru);
1734
1735                         /*
1736                          * It should never happen but changes to locking could
1737                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1738                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1739                          * and watch for underflows.
1740                          */
1741                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1742                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1743
1744                         /*
1745                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1746                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1747                          * is doing the work and needs the pages. More
1748                          * importantly, if the block was always converted to
1749                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1750                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1751                          * may increase.
1752                          */
1753                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1754                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1755                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1756                         return;
1757                 }
1758                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1759         }
1760 }
1761
1762 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1763 static inline struct page *
1764 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1765 {
1766         struct free_area *area;
1767         unsigned int current_order;
1768         struct page *page;
1769         int fallback_mt;
1770         bool can_steal;
1771
1772         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1773         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1774                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1775                                 --current_order) {
1776                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1777                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1778                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1779                 if (fallback_mt == -1)
1780                         continue;
1781
1782                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1783                                                 struct page, lru);
1784                 if (can_steal)
1785                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1786
1787                 /* Remove the page from the freelists */
1788                 area->nr_free--;
1789                 list_del(&page->lru);
1790                 rmv_page_order(page);
1791
1792                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1793                                         start_migratetype);
1794                 /*
1795                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1796                  * migratetype depending on the decisions in
1797                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1798                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1799                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1800                  */
1801                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1802
1803                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1804                         start_migratetype, fallback_mt);
1805
1806                 return page;
1807         }
1808
1809         return NULL;
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1814  * Call me with the zone->lock already held.
1815  */
1816 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1817                                 int migratetype, gfp_t gfp_flags)
1818 {
1819         struct page *page;
1820
1821         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1822         if (unlikely(!page)) {
1823                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1824                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1825
1826                 if (!page)
1827                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1828         }
1829
1830         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1831         return page;
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1836  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1837  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1838  */
1839 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1840                         unsigned long count, struct list_head *list,
1841                         int migratetype, bool cold)
1842 {
1843         int i;
1844
1845         spin_lock(&zone->lock);
1846         for (i = 0; i < count; ++i) {
1847                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype, 0);
1848                 if (unlikely(page == NULL))
1849                         break;
1850
1851                 /*
1852                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1853                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1854                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1855                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1856                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1857                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1858                  * properly.
1859                  */
1860                 if (likely(!cold))
1861                         list_add(&page->lru, list);
1862                 else
1863                         list_add_tail(&page->lru, list);
1864                 list = &page->lru;
1865                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1866                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1867                                               -(1 << order));
1868         }
1869         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1870         spin_unlock(&zone->lock);
1871         return i;
1872 }
1873
1874 #ifdef CONFIG_NUMA
1875 /*
1876  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1877  * currently executing processor on remote nodes after they have
1878  * expired.
1879  *
1880  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1881  * a single processor.
1882  */
1883 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1884 {
1885         unsigned long flags;
1886         int to_drain, batch;
1887
1888         local_irq_save(flags);
1889         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1890         to_drain = min(pcp->count, batch);
1891         if (to_drain > 0) {
1892                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1893                 pcp->count -= to_drain;
1894         }
1895         local_irq_restore(flags);
1896 }
1897 #endif
1898
1899 /*
1900  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1901  *
1902  * The processor must either be the current processor and the
1903  * thread pinned to the current processor or a processor that
1904  * is not online.
1905  */
1906 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1907 {
1908         unsigned long flags;
1909         struct per_cpu_pageset *pset;
1910         struct per_cpu_pages *pcp;
1911
1912         local_irq_save(flags);
1913         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1914
1915         pcp = &pset->pcp;
1916         if (pcp->count) {
1917                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1918                 pcp->count = 0;
1919         }
1920         local_irq_restore(flags);
1921 }
1922
1923 /*
1924  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1925  *
1926  * The processor must either be the current processor and the
1927  * thread pinned to the current processor or a processor that
1928  * is not online.
1929  */
1930 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1931 {
1932         struct zone *zone;
1933
1934         for_each_populated_zone(zone) {
1935                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1936         }
1937 }
1938
1939 /*
1940  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1941  *
1942  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1943  * the single zone's pages.
1944  */
1945 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1946 {
1947         int cpu = smp_processor_id();
1948
1949         if (zone)
1950                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1951         else
1952                 drain_pages(cpu);
1953 }
1954
1955 /*
1956  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1957  *
1958  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1959  *
1960  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1961  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1962  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1963  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1964  * before the call to on_each_cpu_mask().
1965  */
1966 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1967 {
1968         int cpu;
1969
1970         /*
1971          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1972          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1973          */
1974         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1975
1976         /*
1977          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1978          * as offline notification will cause the notified
1979          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1980          * disables preemption as part of its processing
1981          */
1982         for_each_online_cpu(cpu) {
1983                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1984                 struct zone *z;
1985                 bool has_pcps = false;
1986
1987                 if (zone) {
1988                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1989                         if (pcp->pcp.count)
1990                                 has_pcps = true;
1991                 } else {
1992                         for_each_populated_zone(z) {
1993                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1994                                 if (pcp->pcp.count) {
1995                                         has_pcps = true;
1996                                         break;
1997                                 }
1998                         }
1999                 }
2000
2001                 if (has_pcps)
2002                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2003                 else
2004                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2005         }
2006         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2007                                                                 zone, 1);
2008 }
2009
2010 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2011
2012 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2013 {
2014         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2015         unsigned long flags;
2016         unsigned int order, t;
2017         struct list_head *curr;
2018
2019         if (zone_is_empty(zone))
2020                 return;
2021
2022         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2023
2024         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2025         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2026                 if (pfn_valid(pfn)) {
2027                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
2028
2029                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2030                                 swsusp_unset_page_free(page);
2031                 }
2032
2033         for_each_migratetype_order(order, t) {
2034                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
2035                         unsigned long i;
2036
2037                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
2038                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2039                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2040                 }
2041         }
2042         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2043 }
2044 #endif /* CONFIG_PM */
2045
2046 /*
2047  * Free a 0-order page
2048  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2049  */
2050 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2051 {
2052         struct zone *zone = page_zone(page);
2053         struct per_cpu_pages *pcp;
2054         unsigned long flags;
2055         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2056         int migratetype;
2057
2058         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2059                 return;
2060
2061         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2062         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2063         local_irq_save(flags);
2064         __count_vm_event(PGFREE);
2065
2066         /*
2067          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2068          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2069          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2070          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2071          * excessively into the page allocator
2072          */
2073         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2074                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2075                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2076                         goto out;
2077                 }
2078                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2079         }
2080
2081         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2082         if (!cold)
2083                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2084         else
2085                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2086         pcp->count++;
2087         if (pcp->count >= pcp->high) {
2088                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2089                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2090                 pcp->count -= batch;
2091         }
2092
2093 out:
2094         local_irq_restore(flags);
2095 }
2096
2097 /*
2098  * Free a list of 0-order pages
2099  */
2100 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2101 {
2102         struct page *page, *next;
2103
2104         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2105                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2106                 free_hot_cold_page(page, cold);
2107         }
2108 }
2109
2110 /*
2111  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2112  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2113  * Each sub-page must be freed individually.
2114  *
2115  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2116  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2117  */
2118 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2119 {
2120         int i;
2121         gfp_t gfp_mask;
2122
2123         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2124         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2125
2126 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2127         /*
2128          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2129          * otherwise free the whole shadow.
2130          */
2131         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2132                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2133 #endif
2134
2135         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2136         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2137         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2138                 set_page_refcounted(page + i);
2139                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2140         }
2141 }
2142 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2143
2144 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2145 {
2146         unsigned long watermark;
2147         struct zone *zone;
2148         int mt;
2149
2150         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2151
2152         zone = page_zone(page);
2153         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2154
2155         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2156                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2157                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2158                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2159                         return 0;
2160
2161                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2162         }
2163
2164         /* Remove page from free list */
2165         list_del(&page->lru);
2166         zone->free_area[order].nr_free--;
2167         rmv_page_order(page);
2168
2169         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2170
2171         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2172         if (order >= pageblock_order - 1) {
2173                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2174                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2175                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2176                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2177                                 set_pageblock_migratetype(page,
2178                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2179                 }
2180         }
2181
2182
2183         return 1UL << order;
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2188  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2189  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2190  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2191  * are enabled.
2192  *
2193  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2194  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2195  */
2196 int split_free_page(struct page *page)
2197 {
2198         unsigned int order;
2199         int nr_pages;
2200
2201         order = page_order(page);
2202
2203         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2204         if (!nr_pages)
2205                 return 0;
2206
2207         /* Split into individual pages */
2208         set_page_refcounted(page);
2209         split_page(page, order);
2210         return nr_pages;
2211 }
2212
2213 /*
2214  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2215  */
2216 static inline
2217 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2218                         struct zone *zone, unsigned int order,
2219                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2220 {
2221         unsigned long flags;
2222         struct page *page;
2223         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2224
2225         if (likely(order == 0)) {
2226                 struct per_cpu_pages *pcp;
2227                 struct list_head *list;
2228
2229                 local_irq_save(flags);
2230                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2231                 list = &pcp->lists[migratetype];
2232                 if (list_empty(list)) {
2233                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2234                                         pcp->batch, list,
2235                                         migratetype, cold);
2236                         if (unlikely(list_empty(list)))
2237                                 goto failed;
2238                 }
2239
2240                 if (cold)
2241                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
2242                 else
2243                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
2244
2245                 list_del(&page->lru);
2246                 pcp->count--;
2247         } else {
2248                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2249                         /*
2250                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2251                          *
2252                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2253                          * properly detect and handle allocation failures.
2254                          *
2255                          * We most definitely don't want callers attempting to
2256                          * allocate greater than order-1 page units with
2257                          * __GFP_NOFAIL.
2258                          */
2259                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2260                 }
2261                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2262
2263                 page = NULL;
2264                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2265                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2266                         if (page)
2267                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2268                 }
2269                 if (!page)
2270                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, gfp_flags);
2271                 spin_unlock(&zone->lock);
2272                 if (!page)
2273                         goto failed;
2274                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2275                                           get_pcppage_migratetype(page));
2276         }
2277
2278         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2279         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2280             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2281                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2282
2283         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2284         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2285         local_irq_restore(flags);
2286
2287         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2288         return page;
2289
2290 failed:
2291         local_irq_restore(flags);
2292         return NULL;
2293 }
2294
2295 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2296
2297 static struct {
2298         struct fault_attr attr;
2299
2300         u32 ignore_gfp_highmem;
2301         u32 ignore_gfp_reclaim;
2302         u32 min_order;
2303 } fail_page_alloc = {
2304         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2305         .ignore_gfp_reclaim = 1,
2306         .ignore_gfp_highmem = 1,
2307         .min_order = 1,
2308 };
2309
2310 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2311 {
2312         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2313 }
2314 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2315
2316 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2317 {
2318         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2319                 return false;
2320         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2321                 return false;
2322         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2323                 return false;
2324         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2325                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2326                 return false;
2327
2328         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2329 }
2330
2331 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2332
2333 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2334 {
2335         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2336         struct dentry *dir;
2337
2338         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2339                                         &fail_page_alloc.attr);
2340         if (IS_ERR(dir))
2341                 return PTR_ERR(dir);
2342
2343         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2344                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2345                 goto fail;
2346         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2347                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2348                 goto fail;
2349         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2350                                 &fail_page_alloc.min_order))
2351                 goto fail;
2352
2353         return 0;
2354 fail:
2355         debugfs_remove_recursive(dir);
2356
2357         return -ENOMEM;
2358 }
2359
2360 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2361
2362 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2363
2364 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2365
2366 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2367 {
2368         return false;
2369 }
2370
2371 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2372
2373 /*
2374  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2375  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2376  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2377  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2378  */
2379 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2380                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2381                         long free_pages)
2382 {
2383         long min = mark;
2384         int o;
2385         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2386
2387         /* free_pages may go negative - that's OK */
2388         free_pages -= (1 << order) - 1;
2389
2390         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2391                 min -= min / 2;
2392
2393         /*
2394          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2395          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2396          * atomic reserve but it avoids a search.
2397          */
2398         if (likely(!alloc_harder))
2399                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2400         else
2401                 min -= min / 4;
2402
2403 #ifdef CONFIG_CMA
2404         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2405         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2406                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2407 #endif
2408
2409         /*
2410          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2411          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2412          * even if a suitable page happened to be free.
2413          */
2414         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2415                 return false;
2416
2417         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2418         if (!order)
2419                 return true;
2420
2421         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2422         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2423                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2424                 int mt;
2425
2426                 if (!area->nr_free)
2427                         continue;
2428
2429                 if (alloc_harder)
2430                         return true;
2431
2432                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2433                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2434                                 return true;
2435                 }
2436
2437 #ifdef CONFIG_CMA
2438                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2439                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2440                         return true;
2441                 }
2442 #endif
2443         }
2444         return false;
2445 }
2446
2447 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2448                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2449 {
2450         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2451                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2452 }
2453
2454 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2455                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2456 {
2457         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2458
2459         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2460                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2461
2462         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2463                                                                 free_pages);
2464 }
2465
2466 #ifdef CONFIG_NUMA
2467 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2468 {
2469         return local_zone->node == zone->node;
2470 }
2471
2472 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2473 {
2474         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2475                                 RECLAIM_DISTANCE;
2476 }
2477 #else   /* CONFIG_NUMA */
2478 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2479 {
2480         return true;
2481 }
2482
2483 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2484 {
2485         return true;
2486 }
2487 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2488
2489 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2490 {
2491         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2492
2493         do {
2494                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2495                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2496                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2497                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2498         } while (zone++ != preferred_zone);
2499 }
2500
2501 /*
2502  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2503  * a page.
2504  */
2505 static struct page *
2506 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2507                                                 const struct alloc_context *ac)
2508 {
2509         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2510         struct zoneref *z;
2511         struct page *page = NULL;
2512         struct zone *zone;
2513         int nr_fair_skipped = 0;
2514         bool zonelist_rescan;
2515
2516 zonelist_scan:
2517         zonelist_rescan = false;
2518
2519         /*
2520          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2521          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2522          */
2523         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2524                                                                 ac->nodemask) {
2525                 unsigned long mark;
2526
2527                 if (cpusets_enabled() &&
2528                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2529                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2530                                 continue;
2531                 /*
2532                  * Distribute pages in proportion to the individual
2533                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2534                  * page was allocated in should have no effect on the
2535                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2536                  */
2537                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2538                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2539                                 break;
2540                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2541                                 nr_fair_skipped++;
2542                                 continue;
2543                         }
2544                 }
2545                 /*
2546                  * When allocating a page cache page for writing, we
2547                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2548                  * limit, such that no single zone holds more than its
2549                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2550                  * The dirty limits take into account the zone's
2551                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2552                  * should be able to balance it without having to
2553                  * write pages from its LRU list.
2554                  *
2555                  * This may look like it could increase pressure on
2556                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2557                  * before they are full.  But the pages that do spill
2558                  * over are limited as the lower zones are protected
2559                  * by this very same mechanism.  It should not become
2560                  * a practical burden to them.
2561                  *
2562                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2563                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2564                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2565                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2566                  * zones are together not big enough to reach the
2567                  * global limit.  The proper fix for these situations
2568                  * will require awareness of zones in the
2569                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2570                  */
2571                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2572                         continue;
2573
2574                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2575                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2576                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2577                         int ret;
2578
2579                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2580                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2581                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2582                                 goto try_this_zone;
2583
2584                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2585                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2586                                 continue;
2587
2588                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2589                         switch (ret) {
2590                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2591                                 /* did not scan */
2592                                 continue;
2593                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2594                                 /* scanned but unreclaimable */
2595                                 continue;
2596                         default:
2597                                 /* did we reclaim enough */
2598                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2599                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2600                                         goto try_this_zone;
2601
2602                                 continue;
2603                         }
2604                 }
2605
2606 try_this_zone:
2607                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2608                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2609                 if (page) {
2610                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2611                                 goto try_this_zone;
2612
2613                         /*
2614                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2615                          * if the pageblock should be reserved for the future
2616                          */
2617                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2618                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2619
2620                         return page;
2621                 }
2622         }
2623
2624         /*
2625          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2626          * local node.  However, the local node might have free pages left
2627          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2628          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2629          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2630          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2631          */
2632         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2633                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2634                 if (nr_fair_skipped) {
2635                         zonelist_rescan = true;
2636                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2637                 }
2638                 if (nr_online_nodes > 1)
2639                         zonelist_rescan = true;
2640         }
2641
2642         if (zonelist_rescan)
2643                 goto zonelist_scan;
2644
2645         return NULL;
2646 }
2647
2648 /*
2649  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2650  * meminfo in irq context.
2651  */
2652 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2653 {
2654         bool ret = false;
2655
2656 #if NODES_SHIFT > 8
2657         ret = in_interrupt();
2658 #endif
2659         return ret;
2660 }
2661
2662 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2663                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2664                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2665
2666 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2667 {
2668         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2669
2670         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2671             debug_guardpage_minorder() > 0)
2672                 return;
2673
2674         /*
2675          * This documents exceptions given to allocations in certain
2676          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2677          * of allowed nodes.
2678          */
2679         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2680                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2681                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2682                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2683         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2684                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2685
2686         if (fmt) {
2687                 struct va_format vaf;
2688                 va_list args;
2689
2690                 va_start(args, fmt);
2691
2692                 vaf.fmt = fmt;
2693                 vaf.va = &args;
2694
2695                 pr_warn("%pV", &vaf);
2696
2697                 va_end(args);
2698         }
2699
2700         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:0x%x\n",
2701                 current->comm, order, gfp_mask);
2702
2703         dump_stack();
2704         if (!should_suppress_show_mem())
2705                 show_mem(filter);
2706 }
2707
2708 static inline struct page *
2709 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2710         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2711 {
2712         struct oom_control oc = {
2713                 .zonelist = ac->zonelist,
2714                 .nodemask = ac->nodemask,
2715                 .gfp_mask = gfp_mask,
2716                 .order = order,
2717         };
2718         struct page *page;
2719
2720         *did_some_progress = 0;
2721
2722         /*
2723          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2724          * making progress for us.
2725          */
2726         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2727                 *did_some_progress = 1;
2728                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2729                 return NULL;
2730         }
2731
2732         /*
2733          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2734          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2735          * we're still under heavy pressure.
2736          */
2737         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2738                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2739         if (page)
2740                 goto out;
2741
2742         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2743                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2744                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2745                         goto out;
2746                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2747                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2748                         goto out;
2749                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2750                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2751                         goto out;
2752                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2753                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2754                         /*
2755                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2756                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2757                          * keep looping as per tradition.
2758                          */
2759                         *did_some_progress = 1;
2760                         goto out;
2761                 }
2762                 if (pm_suspended_storage())
2763                         goto out;
2764                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2765                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2766                         goto out;
2767         }
2768         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2769         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2770                 *did_some_progress = 1;
2771 out:
2772         mutex_unlock(&oom_lock);
2773         return page;
2774 }
2775
2776 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2777 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2778 static struct page *
2779 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2780                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2781                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2782                 bool *deferred_compaction)
2783 {
2784         unsigned long compact_result;
2785         struct page *page;
2786
2787         if (!order)
2788                 return NULL;
2789
2790         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2791         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2792                                                 mode, contended_compaction);
2793         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2794
2795         switch (compact_result) {
2796         case COMPACT_DEFERRED:
2797                 *deferred_compaction = true;
2798                 /* fall-through */
2799         case COMPACT_SKIPPED:
2800                 return NULL;
2801         default:
2802                 break;
2803         }
2804
2805         /*
2806          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2807          * count a compaction stall
2808          */
2809         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2810
2811         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2812                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2813
2814         if (page) {
2815                 struct zone *zone = page_zone(page);
2816
2817                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2818                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2819                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2820                 return page;
2821         }
2822
2823         /*
2824          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2825          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2826          */
2827         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2828
2829         cond_resched();
2830
2831         return NULL;
2832 }
2833 #else
2834 static inline struct page *
2835 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2836                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2837                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2838                 bool *deferred_compaction)
2839 {
2840         return NULL;
2841 }
2842 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2843
2844 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2845 static int
2846 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2847                                         const struct alloc_context *ac)
2848 {
2849         struct reclaim_state reclaim_state;
2850         int progress;
2851
2852         cond_resched();
2853
2854         /* We now go into synchronous reclaim */
2855         cpuset_memory_pressure_bump();
2856         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2857         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2858         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2859         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2860
2861         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2862                                                                 ac->nodemask);
2863
2864         current->reclaim_state = NULL;
2865         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2866         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2867
2868         cond_resched();
2869
2870         return progress;
2871 }
2872
2873 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2874 static inline struct page *
2875 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2876                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2877                 unsigned long *did_some_progress)
2878 {
2879         struct page *page = NULL;
2880         bool drained = false;
2881
2882         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2883         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2884                 return NULL;
2885
2886 retry:
2887         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2888                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2889
2890         /*
2891          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2892          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2893          * Shrink them them and try again
2894          */
2895         if (!page && !drained) {
2896                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2897                 drain_all_pages(NULL);
2898                 drained = true;
2899                 goto retry;
2900         }
2901
2902         return page;
2903 }
2904
2905 /*
2906  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2907  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2908  */
2909 static inline struct page *
2910 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2911                                 const struct alloc_context *ac)
2912 {
2913         struct page *page;
2914
2915         do {
2916                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2917                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2918
2919                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2920                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2921                                                                         HZ/50);
2922         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2923
2924         return page;
2925 }
2926
2927 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2928 {
2929         struct zoneref *z;
2930         struct zone *zone;
2931
2932         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2933                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2934                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2935 }
2936
2937 static inline int
2938 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2939 {
2940         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2941
2942         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2943         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2944
2945         /*
2946          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2947          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2948          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2949          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2950          */
2951         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2952
2953         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2954                 /*
2955                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2956                  * if it can't schedule.
2957                  */
2958                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2959                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2960                 /*
2961                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2962                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2963                  */
2964                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2965         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2966                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2967
2968         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2969                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2970                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2971                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2972                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2973                 else if (!in_interrupt() &&
2974                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2975                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2976                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2977         }
2978 #ifdef CONFIG_CMA
2979         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2980                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2981 #endif
2982         return alloc_flags;
2983 }
2984
2985 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2986 {
2987         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2988 }
2989
2990 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2991 {
2992         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2993 }
2994
2995 static inline struct page *
2996 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2997                                                 struct alloc_context *ac)
2998 {
2999         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3000         struct page *page = NULL;
3001         int alloc_flags;
3002         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3003         unsigned long did_some_progress;
3004         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3005         bool deferred_compaction = false;
3006         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3007
3008         /*
3009          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3010          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3011          * be using allocators in order of preference for an area that is
3012          * too large.
3013          */
3014         if (order >= MAX_ORDER) {
3015                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3016                 return NULL;
3017         }
3018
3019         /*
3020          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3021          * callers that are not in atomic context.
3022          */
3023         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3024                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3025                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3026
3027         /*
3028          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3029          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3030          * speculative node-specific allocation.
3031          */
3032         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3033                 goto nopage;
3034
3035 retry:
3036         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3037                 wake_all_kswapds(order, ac);
3038
3039         /*
3040          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3041          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3042          * to how we want to proceed.
3043          */
3044         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3045
3046         /*
3047          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3048          * cpusets.
3049          */
3050         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3051                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3052                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3053                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3054                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3055         }
3056
3057         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3058         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3059                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3060         if (page)
3061                 goto got_pg;
3062
3063         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3064         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3065                 /*
3066                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3067                  * the allocation is high priority and these type of
3068                  * allocations are system rather than user orientated
3069                  */
3070                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3071
3072                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
3073
3074                 if (page) {
3075                         goto got_pg;
3076                 }
3077         }
3078
3079         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3080         if (!can_direct_reclaim) {
3081                 /*
3082                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
3083                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
3084                  * type of allocation to fail.
3085                  */
3086                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3087                 goto nopage;
3088         }
3089
3090         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3091         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3092                 goto nopage;
3093
3094         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3095         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3096                 goto nopage;
3097
3098         /*
3099          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3100          * attempts after direct reclaim are synchronous
3101          */
3102         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3103                                         migration_mode,
3104                                         &contended_compaction,
3105                                         &deferred_compaction);
3106         if (page)
3107                 goto got_pg;
3108
3109         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3110         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3111                 /*
3112                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3113                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3114                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3115                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3116                  * instead of entering direct reclaim.
3117                  */
3118                 if (deferred_compaction)
3119                         goto nopage;
3120
3121                 /*
3122                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3123                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3124                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3125                  * so we fallback to base pages instead.
3126                  */
3127                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3128                         goto nopage;
3129
3130                 /*
3131                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3132                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3133                  * khugepaged trying to collapse.
3134                  */
3135                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3136                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3137                         goto nopage;
3138         }
3139
3140         /*
3141          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3142          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3143          * khugepaged trying to collapse.
3144          */
3145         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3146                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3147
3148         /* Try direct reclaim and then allocating */
3149         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3150                                                         &did_some_progress);
3151         if (page)
3152                 goto got_pg;
3153
3154         /* Do not loop if specifically requested */
3155         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3156                 goto noretry;
3157
3158         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3159         pages_reclaimed += did_some_progress;
3160         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3161             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3162                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3163                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3164                 goto retry;
3165         }
3166
3167         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3168         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3169         if (page)
3170                 goto got_pg;
3171
3172         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3173         if (did_some_progress)
3174                 goto retry;
3175
3176 noretry:
3177         /*
3178          * High-order allocations do not necessarily loop after
3179          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3180          * being called after reclaim so call directly if necessary
3181          */
3182         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3183                                             ac, migration_mode,
3184                                             &contended_compaction,
3185                                             &deferred_compaction);
3186         if (page)
3187                 goto got_pg;
3188 nopage:
3189         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3190 got_pg:
3191         return page;
3192 }
3193
3194 /*
3195  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3196  */
3197 struct page *
3198 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3199                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3200 {
3201         struct zoneref *preferred_zoneref;
3202         struct page *page = NULL;
3203         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3204         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3205         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3206         struct alloc_context ac = {
3207                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3208                 .nodemask = nodemask,
3209                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3210         };
3211
3212         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3213
3214         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3215
3216         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3217
3218         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3219                 return NULL;
3220
3221         /*
3222          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3223          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3224          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3225          */
3226         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3227                 return NULL;
3228
3229         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3230                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3231
3232 retry_cpuset:
3233         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3234
3235         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3236         ac.zonelist = zonelist;
3237
3238         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3239         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3240
3241         /* The preferred zone is used for statistics later */
3242         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3243                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3244                                 &ac.preferred_zone);
3245         if (!ac.preferred_zone)
3246                 goto out;
3247         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3248
3249         /* First allocation attempt */
3250         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3251         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3252         if (unlikely(!page)) {
3253                 /*
3254                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3255                  * can deadlock because I/O on the device might not
3256                  * complete.
3257                  */
3258                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3259                 ac.spread_dirty_pages = false;
3260
3261                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3262         }
3263
3264         if (kmemcheck_enabled && page)
3265                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3266
3267         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3268
3269 out:
3270         /*
3271          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3272          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3273          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3274          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3275          */
3276         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3277                 goto retry_cpuset;
3278
3279         return page;
3280 }
3281 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3282
3283 /*
3284  * Common helper functions.
3285  */
3286 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3287 {
3288         struct page *page;
3289
3290         /*
3291          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3292          * a highmem page
3293          */
3294         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3295
3296         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3297         if (!page)
3298                 return 0;
3299         return (unsigned long) page_address(page);
3300 }
3301 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3302
3303 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3304 {
3305         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3306 }
3307 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3308
3309 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3310 {
3311         if (put_page_testzero(page)) {
3312                 if (order == 0)
3313                         free_hot_cold_page(page, false);
3314                 else
3315                         __free_pages_ok(page, order);
3316         }
3317 }
3318
3319 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3320
3321 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3322 {
3323         if (addr != 0) {
3324                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3325                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3326         }
3327 }
3328
3329 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3330
3331 /*
3332  * Page Fragment:
3333  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3334  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3335  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3336  *
3337  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3338  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3339  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3340  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3341  */
3342 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3343                                        gfp_t gfp_mask)
3344 {
3345         struct page *page = NULL;
3346         gfp_t gfp = gfp_mask;
3347
3348 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3349         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3350                     __GFP_NOMEMALLOC;
3351         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3352                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3353         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3354 #endif
3355         if (unlikely(!page))
3356                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3357
3358         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3359
3360         return page;
3361 }
3362
3363 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3364                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3365 {
3366         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3367         struct page *page;
3368         int offset;
3369
3370         if (unlikely(!nc->va)) {
3371 refill:
3372                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3373                 if (!page)
3374                         return NULL;
3375
3376 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3377                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3378                 size = nc->size;
3379 #endif
3380                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3381                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3382                  */
3383                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3384
3385                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3386                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3387                 nc->pagecnt_bias = size;
3388                 nc->offset = size;
3389         }
3390
3391         offset = nc->offset - fragsz;
3392         if (unlikely(offset < 0)) {
3393                 page = virt_to_page(nc->va);
3394
3395                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3396                         goto refill;
3397
3398 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3399                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3400                 size = nc->size;
3401 #endif
3402                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3403                 atomic_set(&page->_count, size);
3404
3405                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3406                 nc->pagecnt_bias = size;
3407                 offset = size - fragsz;
3408         }
3409
3410         nc->pagecnt_bias--;
3411         nc->offset = offset;
3412
3413         return nc->va + offset;
3414 }
3415 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3416
3417 /*
3418  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3419  */
3420 void __free_page_frag(void *addr)
3421 {
3422         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3423
3424         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3425                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3426 }
3427 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3428
3429 /*
3430  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3431  * of the current memory cgroup.
3432  *
3433  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3434  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3435  */
3436 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3437 {
3438         struct page *page;
3439
3440         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3441         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3442                 __free_pages(page, order);
3443                 page = NULL;
3444         }
3445         return page;
3446 }
3447
3448 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3449 {
3450         struct page *page;
3451
3452         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3453         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3454                 __free_pages(page, order);
3455                 page = NULL;
3456         }
3457         return page;
3458 }
3459
3460 /*
3461  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3462  * alloc_kmem_pages.
3463  */
3464 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3465 {
3466         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3467         __free_pages(page, order);
3468 }
3469
3470 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3471 {
3472         if (addr != 0) {
3473                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3474                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3475         }
3476 }
3477
3478 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3479                 size_t size)
3480 {
3481         if (addr) {
3482                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3483                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3484
3485                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3486                 while (used < alloc_end) {
3487                         free_page(used);
3488                         used += PAGE_SIZE;
3489                 }
3490         }
3491         return (void *)addr;
3492 }
3493
3494 /**
3495  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3496  * @size: the number of bytes to allocate
3497  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3498  *
3499  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3500  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3501  * allocate memory in power-of-two pages.
3502  *
3503  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3504  *
3505  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3506  */
3507 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3508 {
3509         unsigned int order = get_order(size);
3510         unsigned long addr;
3511
3512         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3513         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3514 }
3515 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3516
3517 /**
3518  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3519  *                         pages on a node.
3520  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3521  * @size: the number of bytes to allocate
3522  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3523  *
3524  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3525  * back.
3526  */
3527 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3528 {
3529         unsigned int order = get_order(size);
3530         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3531         if (!p)
3532                 return NULL;
3533         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3534 }
3535
3536 /**
3537  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3538  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3539  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3540  *
3541  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3542  */
3543 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3544 {
3545         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3546         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3547
3548         while (addr < end) {
3549                 free_page(addr);
3550                 addr += PAGE_SIZE;
3551         }
3552 }
3553 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3554
3555 /**
3556  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3557  * @offset: The zone index of the highest zone
3558  *
3559  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3560  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3561  * zone, the number of pages is calculated as:
3562  *     managed_pages - high_pages
3563  */
3564 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3565 {
3566         struct zoneref *z;
3567         struct zone *zone;
3568
3569         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3570         unsigned long sum = 0;
3571
3572         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3573
3574         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3575                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3576                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3577                 if (size > high)
3578                         sum += size - high;
3579         }
3580
3581         return sum;
3582 }
3583
3584 /**
3585  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3586  *
3587  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3588  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3589  */
3590 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3591 {
3592         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3593 }
3594 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3595
3596 /**
3597  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3598  *
3599  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3600  * high watermark within all zones.
3601  */
3602 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3603 {
3604         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3605 }
3606
3607 static inline void show_node(struct zone *zone)
3608 {
3609         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3610                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3611 }
3612
3613 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3614 {
3615         val->totalram = totalram_pages;
3616         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3617         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3618         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3619         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3620         val->freehigh = nr_free_highpages();
3621         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3622 }
3623
3624 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3625
3626 #ifdef CONFIG_NUMA
3627 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3628 {
3629         int zone_type;          /* needs to be signed */
3630         unsigned long managed_pages = 0;
3631         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3632
3633         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3634                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3635         val->totalram = managed_pages;
3636         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3637         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3638 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3639         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3640         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3641                         NR_FREE_PAGES);
3642 #else
3643         val->totalhigh = 0;
3644         val->freehigh = 0;
3645 #endif
3646         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3647 }
3648 #endif
3649
3650 /*
3651  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3652  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3653  */
3654 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3655 {
3656         bool ret = false;
3657         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3658
3659         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3660                 goto out;
3661
3662         do {
3663                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3664                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3665         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3666 out:
3667         return ret;
3668 }
3669
3670 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3671
3672 static void show_migration_types(unsigned char type)
3673 {
3674         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3675                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3676                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3677                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3678 #ifdef CONFIG_CMA
3679                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3680 #endif
3681 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3682                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3683 #endif
3684         };
3685         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3686         char *p = tmp;
3687         int i;
3688
3689         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3690                 if (type & (1 << i))
3691                         *p++ = types[i];
3692         }
3693
3694         *p = '\0';
3695         printk("(%s) ", tmp);
3696 }
3697
3698 /*
3699  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3700  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3701  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3702  *
3703  * Bits in @filter:
3704  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3705  *   cpuset.
3706  */
3707 void show_free_areas(unsigned int filter)
3708 {
3709         unsigned long free_pcp = 0;
3710         int cpu;
3711         struct zone *zone;
3712
3713         for_each_populated_zone(zone) {
3714                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3715                         continue;
3716
3717                 for_each_online_cpu(cpu)
3718                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3719         }
3720
3721         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3722                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3723                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3724                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3725                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3726                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3727                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3728                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3729                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3730                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3731                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3732                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3733                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3734                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3735                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3736                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3737                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3738                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3739                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3740                 global_page_state(NR_SHMEM),
3741                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3742                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3743                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3744                 free_pcp,
3745                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3746
3747         for_each_populated_zone(zone) {
3748                 int i;
3749
3750                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3751                         continue;
3752
3753                 free_pcp = 0;
3754                 for_each_online_cpu(cpu)
3755                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3756
3757                 show_node(zone);
3758                 printk("%s"
3759                         " free:%lukB"
3760                         " min:%lukB"
3761                         " low:%lukB"
3762                         " high:%lukB"
3763                         " active_anon:%lukB"
3764                         " inactive_anon:%lukB"
3765                         " active_file:%lukB"
3766                         " inactive_file:%lukB"
3767                         " unevictable:%lukB"
3768                         " isolated(anon):%lukB"
3769                         " isolated(file):%lukB"
3770                         " present:%lukB"
3771                         " managed:%lukB"
3772                         " mlocked:%lukB"
3773                         " dirty:%lukB"
3774                         " writeback:%lukB"
3775                         " mapped:%lukB"
3776                         " shmem:%lukB"
3777                         " slab_reclaimable:%lukB"
3778                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3779                         " kernel_stack:%lukB"
3780                         " pagetables:%lukB"
3781                         " unstable:%lukB"
3782                         " bounce:%lukB"
3783                         " free_pcp:%lukB"
3784                         " local_pcp:%ukB"
3785                         " free_cma:%lukB"
3786                         " writeback_tmp:%lukB"
3787                         " pages_scanned:%lu"
3788                         " all_unreclaimable? %s"
3789                         "\n",
3790                         zone->name,
3791                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3792                         K(min_wmark_pages(zone)),
3793                         K(low_wmark_pages(zone)),
3794                         K(high_wmark_pages(zone)),
3795                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3796                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3797                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3798                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3799                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3800                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3801                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3802                         K(zone->present_pages),
3803                         K(zone->managed_pages),
3804                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3805                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3806                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3807                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3808                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3809                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3810                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3811                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3812                                 THREAD_SIZE / 1024,
3813                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3814                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3815                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3816                         K(free_pcp),
3817                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3818                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3819                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3820                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3821                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3822                         );
3823                 printk("lowmem_reserve[]:");
3824                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3825                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3826                 printk("\n");
3827         }
3828
3829         for_each_populated_zone(zone) {
3830                 unsigned int order;
3831                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3832                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3833
3834                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3835                         continue;
3836                 show_node(zone);
3837                 printk("%s: ", zone->name);
3838
3839                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3840                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3841                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3842                         int type;
3843
3844                         nr[order] = area->nr_free;
3845                         total += nr[order] << order;
3846
3847                         types[order] = 0;
3848                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3849                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3850                                         types[order] |= 1 << type;
3851                         }
3852                 }
3853                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3854                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3855                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3856                         if (nr[order])
3857                                 show_migration_types(types[order]);
3858                 }
3859                 printk("= %lukB\n", K(total));
3860         }
3861
3862         hugetlb_show_meminfo();
3863
3864         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3865
3866         show_swap_cache_info();
3867 }
3868
3869 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3870 {
3871         zoneref->zone = zone;
3872         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3873 }
3874
3875 /*
3876  * Builds allocation fallback zone lists.
3877  *
3878  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3879  */
3880 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3881                                 int nr_zones)
3882 {
3883         struct zone *zone;
3884         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3885
3886         do {
3887                 zone_type--;
3888                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3889                 if (populated_zone(zone)) {
3890                         zoneref_set_zone(zone,
3891                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3892                         check_highest_zone(zone_type);
3893                 }
3894         } while (zone_type);
3895
3896         return nr_zones;
3897 }
3898
3899
3900 /*
3901  *  zonelist_order:
3902  *  0 = automatic detection of better ordering.
3903  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3904  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3905  *
3906  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3907  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3908  */
3909 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3910 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3911 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3912
3913 /* zonelist order in the kernel.
3914  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3915  */
3916 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3917 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3918
3919
3920 #ifdef CONFIG_NUMA
3921 /* The value user specified ....changed by config */
3922 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3923 /* string for sysctl */
3924 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3925 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3926
3927 /*
3928  * interface for configure zonelist ordering.
3929  * command line option "numa_zonelist_order"
3930  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3931  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3932  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3933  */
3934
3935 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3936 {
3937         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3938                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3939         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3940                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3941         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3942                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3943         } else {
3944                 printk(KERN_WARNING
3945                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3946                         "%s\n", s);
3947                 return -EINVAL;
3948         }
3949         return 0;
3950 }
3951
3952 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3953 {
3954         int ret;
3955
3956         if (!s)
3957                 return 0;
3958
3959         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3960         if (ret == 0)
3961                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3962
3963         return ret;
3964 }
3965 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3966
3967 /*
3968  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3969  */
3970 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3971                 void __user *buffer, size_t *length,
3972                 loff_t *ppos)
3973 {
3974         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3975         int ret;
3976         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3977
3978         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3979         if (write) {
3980                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3981                         ret = -EINVAL;
3982                         goto out;
3983                 }
3984                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3985         }
3986         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3987         if (ret)
3988                 goto out;
3989         if (write) {
3990                 int oldval = user_zonelist_order;
3991
3992                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3993                 if (ret) {
3994                         /*
3995                          * bogus value.  restore saved string
3996                          */
3997                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3998                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3999                         user_zonelist_order = oldval;
4000                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4001                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4002                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4003                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4004                 }
4005         }
4006 out:
4007         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4008         return ret;
4009 }
4010
4011
4012 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4013 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4014
4015 /**
4016  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4017  * @node: node whose fallback list we're appending
4018  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4019  *
4020  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4021  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4022  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4023  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4024  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4025  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4026  * on them otherwise.
4027  * It returns -1 if no node is found.
4028  */
4029 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4030 {
4031         int n, val;
4032         int min_val = INT_MAX;
4033         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4034         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4035
4036         /* Use the local node if we haven't already */
4037         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4038                 node_set(node, *used_node_mask);
4039                 return node;
4040         }
4041
4042         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4043
4044                 /* Don't want a node to appear more than once */
4045                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4046                         continue;
4047
4048                 /* Use the distance array to find the distance */
4049                 val = node_distance(node, n);
4050
4051                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4052                 val += (n < node);
4053
4054                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4055                 tmp = cpumask_of_node(n);
4056                 if (!cpumask_empty(tmp))
4057                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4058
4059                 /* Slight preference for less loaded node */
4060                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4061                 val += node_load[n];
4062
4063                 if (val < min_val) {
4064                         min_val = val;
4065                         best_node = n;
4066                 }
4067         }
4068
4069         if (best_node >= 0)
4070                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4071
4072         return best_node;
4073 }
4074
4075
4076 /*
4077  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4078  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4079  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4080  */
4081 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4082 {
4083         int j;
4084         struct zonelist *zonelist;
4085
4086         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4087         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4088                 ;
4089         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4090         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4091         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4092 }
4093
4094 /*
4095  * Build gfp_thisnode zonelists
4096  */
4097 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4098 {
4099         int j;
4100         struct zonelist *zonelist;
4101
4102         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4103         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4104         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4105         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4106 }
4107
4108 /*
4109  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4110  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4111  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4112  * may still exist in local DMA zone.
4113  */
4114 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4115
4116 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4117 {
4118         int pos, j, node;
4119         int zone_type;          /* needs to be signed */
4120         struct zone *z;
4121         struct zonelist *zonelist;
4122
4123         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4124         pos = 0;
4125         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4126                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4127                         node = node_order[j];
4128                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4129                         if (populated_zone(z)) {
4130                                 zoneref_set_zone(z,
4131                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4132                                 check_highest_zone(zone_type);
4133                         }
4134                 }
4135         }
4136         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4137         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4138 }
4139
4140 #if defined(CONFIG_64BIT)
4141 /*
4142  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4143  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4144  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4145  */
4146 static int default_zonelist_order(void)
4147 {
4148         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4149 }
4150 #else
4151 /*
4152  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4153  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4154  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4155  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4156  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4157  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4158  */
4159 static int default_zonelist_order(void)
4160 {
4161         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4162 }
4163 #endif /* CONFIG_64BIT */
4164
4165 static void set_zonelist_order(void)
4166 {
4167         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4168                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4169         else
4170                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4171 }
4172
4173 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4174 {
4175         int j, node, load;
4176         enum zone_type i;
4177         nodemask_t used_mask;
4178         int local_node, prev_node;
4179         struct zonelist *zonelist;
4180         unsigned int order = current_zonelist_order;
4181
4182         /* initialize zonelists */
4183         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4184                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4185                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4186                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4187         }
4188
4189         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4190         local_node = pgdat->node_id;
4191         load = nr_online_nodes;
4192         prev_node = local_node;
4193         nodes_clear(used_mask);
4194
4195         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4196         j = 0;
4197
4198         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4199                 /*
4200                  * We don't want to pressure a particular node.
4201                  * So adding penalty to the first node in same
4202                  * distance group to make it round-robin.
4203                  */
4204                 if (node_distance(local_node, node) !=
4205                     node_distance(local_node, prev_node))
4206                         node_load[node] = load;
4207
4208                 prev_node = node;
4209                 load--;
4210                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4211                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4212                 else
4213                         node_order[j++] = node; /* remember order */
4214         }
4215
4216         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4217                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4218                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
4219         }
4220
4221         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4222 }
4223
4224 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4225 /*
4226  * Return node id of node used for "local" allocations.
4227  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4228  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4229  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4230  */
4231 int local_memory_node(int node)
4232 {
4233         struct zone *zone;
4234
4235         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4236                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4237                                    NULL,
4238                                    &zone);
4239         return zone->node;
4240 }
4241 #endif
4242
4243 #else   /* CONFIG_NUMA */
4244
4245 static void set_zonelist_order(void)
4246 {
4247         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4248 }
4249
4250 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4251 {
4252         int node, local_node;
4253         enum zone_type j;
4254         struct zonelist *zonelist;
4255
4256         local_node = pgdat->node_id;
4257
4258         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4259         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4260
4261         /*
4262          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4263          * of all the other nodes.
4264          * We don't want to pressure a particular node, so when
4265          * building the zones for node N, we make sure that the
4266          * zones coming right after the local ones are those from
4267          * node N+1 (modulo N)
4268          */
4269         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4270                 if (!node_online(node))
4271                         continue;
4272                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4273         }
4274         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4275                 if (!node_online(node))
4276                         continue;
4277                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4278         }
4279
4280         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4281         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4282 }
4283
4284 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4285
4286 /*
4287  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4288  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4289  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4290  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4291  * with interrupts disabled.
4292  *
4293  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4294  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4295  * hotplugged processors.
4296  *
4297  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4298  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4299  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4300  */
4301 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4302 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4303 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4304
4305 /*
4306  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4307  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4308  */
4309 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4310
4311 /* return values int ....just for stop_machine() */
4312 static int __build_all_zonelists(void *data)
4313 {
4314         int nid;
4315         int cpu;
4316         pg_data_t *self = data;
4317
4318 #ifdef CONFIG_NUMA
4319         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4320 #endif
4321
4322         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4323                 build_zonelists(self);
4324         }
4325
4326         for_each_online_node(nid) {
4327                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4328
4329                 build_zonelists(pgdat);
4330         }
4331
4332         /*
4333          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4334          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4335          * each zone will be allocated later when the per cpu
4336          * allocator is available.
4337          *
4338          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4339          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4340          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4341          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4342          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4343          * (a chicken-egg dilemma).
4344          */
4345         for_each_possible_cpu(cpu) {
4346                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4347
4348 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4349                 /*
4350                  * We now know the "local memory node" for each node--
4351                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4352                  * Set up numa_mem percpu variable for all possible cpus
4353                  * if associated node has been onlined.
4354                  */
4355                 if (node_online(cpu_to_node(cpu)))
4356                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4357                 else
4358                         set_cpu_numa_mem(cpu, NUMA_NO_NODE);
4359 #endif
4360         }
4361
4362         return 0;
4363 }
4364
4365 static noinline void __init
4366 build_all_zonelists_init(void)
4367 {
4368         __build_all_zonelists(NULL);
4369         mminit_verify_zonelist();
4370         cpuset_init_current_mems_allowed();
4371 }
4372
4373 /*
4374  * Called with zonelists_mutex held always
4375  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4376  *
4377  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4378  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4379  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4380  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4381  */
4382 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4383 {
4384         set_zonelist_order();
4385
4386         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4387                 build_all_zonelists_init();
4388         } else {
4389 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4390                 if (zone)
4391                         setup_zone_pageset(zone);
4392 #endif
4393                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4394                    of zonelist */
4395                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4396                 /* cpuset refresh routine should be here */
4397         }
4398         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4399         /*
4400          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4401          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4402          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4403          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4404          * disabled and enable it later
4405          */
4406         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4407                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4408         else
4409                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4410
4411         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4412                 "Total pages: %ld\n",
4413                         nr_online_nodes,
4414                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4415                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4416                         vm_total_pages);
4417 #ifdef CONFIG_NUMA
4418         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4419 #endif
4420 }
4421
4422 /*
4423  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4424  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4425  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4426  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4427  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4428  * conservative, even though it seems large.
4429  *
4430  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4431  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4432  */
4433 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4434
4435 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4436 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4437 {
4438         unsigned long size = 1;
4439
4440         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4441
4442         while (size < pages)
4443                 size <<= 1;
4444
4445         /*
4446          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4447          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4448          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4449          */
4450         size = min(size, 4096UL);
4451
4452         return max(size, 4UL);
4453 }
4454 #else
4455 /*
4456  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4457  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4458  *
4459  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4460  *
4461  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4462  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4463  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4464  *
4465  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4466  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4467  *
4468  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4469  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4470  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4471  */
4472 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4473 {
4474         return 4096UL;
4475 }
4476 #endif
4477
4478 /*
4479  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4480  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4481  * hash function before the remainder is taken.
4482  */
4483 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4484 {
4485         return ffz(~size);
4486 }
4487
4488 /*
4489  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4490  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4491  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4492  */
4493 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4494                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4495 {
4496         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4497         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4498         unsigned long pfn;
4499         struct zone *z;
4500         unsigned long nr_initialised = 0;
4501
4502         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4503                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4504
4505         z = &pgdat->node_zones[zone];
4506         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4507                 /*
4508                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4509                  * handed to this function.  They do not
4510                  * exist on hotplugged memory.
4511                  */
4512                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4513                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4514                                 continue;
4515                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4516                                 continue;
4517                         if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn,
4518                                                 &nr_initialised))
4519                                 break;
4520                 }
4521
4522                 /*
4523                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4524                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4525                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4526                  * the address space during boot when many long-lived
4527                  * kernel allocations are made.
4528                  *
4529                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4530                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4531                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4532                  * pfn out of zone.
4533                  */
4534                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4535                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4536
4537                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4538                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4539                 } else {
4540                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4541                 }
4542         }
4543 }
4544
4545 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4546 {
4547         unsigned int order, t;
4548         for_each_migratetype_order(order, t) {
4549                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4550                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4551         }
4552 }
4553
4554 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4555 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4556         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4557 #endif
4558
4559 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4560 {
4561 #ifdef CONFIG_MMU
4562         int batch;
4563
4564         /*
4565          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4566          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4567          *
4568          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4569          */
4570         batch = zone->managed_pages / 1024;
4571         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4572                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4573         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4574         if (batch < 1)
4575                 batch = 1;
4576
4577         /*
4578          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4579          * of 2 value was found to be more likely to have
4580          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4581          *
4582          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4583          * batches of pages, one task can end up with a lot
4584          * of pages of one half of the possible page colors
4585          * and the other with pages of the other colors.
4586          */
4587         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4588
4589         return batch;
4590
4591 #else
4592         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4593          * conditions.
4594          *
4595          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4596          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4597          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4598          *
4599          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4600          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4601          * can be a significant delay between the individual batches being
4602          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4603          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4604          */
4605         return 0;
4606 #endif
4607 }
4608
4609 /*
4610  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4611  * ->batch must never be higher then ->high.
4612  * The following function updates them in a safe manner without read side
4613  * locking.
4614  *
4615  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4616  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4617  *
4618  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4619  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4620  * exist).
4621  */
4622 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4623                 unsigned long batch)
4624 {
4625        /* start with a fail safe value for batch */
4626         pcp->batch = 1;
4627         smp_wmb();
4628
4629        /* Update high, then batch, in order */
4630         pcp->high = high;
4631         smp_wmb();
4632
4633         pcp->batch = batch;
4634 }
4635
4636 /* a companion to pageset_set_high() */
4637 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4638 {
4639         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4640 }
4641
4642 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4643 {
4644         struct per_cpu_pages *pcp;
4645         int migratetype;
4646
4647         memset(p, 0, sizeof(*p));
4648
4649         pcp = &p->pcp;
4650         pcp->count = 0;
4651         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4652                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4653 }
4654
4655 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4656 {
4657         pageset_init(p);
4658         pageset_set_batch(p, batch);
4659 }
4660
4661 /*
4662  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4663  * to the value high for the pageset p.
4664  */
4665 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4666                                 unsigned long high)
4667 {
4668         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4669         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4670                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4671
4672         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4673 }
4674
4675 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4676                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4677 {
4678         if (percpu_pagelist_fraction)
4679                 pageset_set_high(pcp,
4680                         (zone->managed_pages /
4681                                 percpu_pagelist_fraction));
4682         else
4683                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4684 }
4685
4686 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4687 {
4688         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4689
4690         pageset_init(pcp);
4691         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4692 }
4693
4694 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4695 {
4696         int cpu;
4697         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4698         for_each_possible_cpu(cpu)
4699                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4700 }
4701
4702 /*
4703  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4704  * Before this call only boot pagesets were available.
4705  */
4706 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4707 {
4708         struct zone *zone;
4709
4710         for_each_populated_zone(zone)
4711                 setup_zone_pageset(zone);
4712 }
4713
4714 static noinline __init_refok
4715 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4716 {
4717         int i;
4718         size_t alloc_size;
4719
4720         /*
4721          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4722          * per zone.
4723          */
4724         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4725                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4726         zone->wait_table_bits =
4727                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4728         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4729                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4730
4731         if (!slab_is_available()) {
4732                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4733                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4734                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4735         } else {
4736                 /*
4737                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4738                  * via memory hot-add.
4739                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4740                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4741                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4742                  * node itself as well.
4743                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4744                  * necessary.
4745                  */
4746                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4747         }
4748         if (!zone->wait_table)
4749                 return -ENOMEM;
4750
4751         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4752                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4753
4754         return 0;
4755 }
4756
4757 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4758 {
4759         /*
4760          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4761          * relies on the ability of the linker to provide the
4762          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4763          */
4764         zone->pageset = &boot_pageset;
4765
4766         if (populated_zone(zone))
4767                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4768                         zone->name, zone->present_pages,
4769                                          zone_batchsize(zone));
4770 }
4771
4772 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4773                                         unsigned long zone_start_pfn,
4774                                         unsigned long size)
4775 {
4776         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4777         int ret;
4778         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4779         if (ret)
4780                 return ret;
4781         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4782
4783         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4784
4785         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4786                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4787                         pgdat->node_id,
4788                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4789                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4790
4791         zone_init_free_lists(zone);
4792
4793         return 0;
4794 }
4795
4796 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4797 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4798
4799 /*
4800  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4801  */
4802 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4803                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4804 {
4805         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4806         int nid;
4807
4808         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4809                 return state->last_nid;
4810
4811         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4812         if (nid != -1) {
4813                 state->last_start = start_pfn;
4814                 state->last_end = end_pfn;
4815                 state->last_nid = nid;
4816         }
4817
4818         return nid;
4819 }
4820 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4821
4822 /**
4823  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4824  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4825  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4826  *
4827  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4828  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4829  * memblock_free_early_nid() manually.
4830  */
4831 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4832 {
4833         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4834         int i, this_nid;
4835
4836         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4837                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4838                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4839
4840                 if (start_pfn < end_pfn)
4841                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4842                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4843                                         this_nid);
4844         }
4845 }
4846
4847 /**
4848  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4849  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4850  *
4851  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4852  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4853  */
4854 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4855 {
4856         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4857         int i, this_nid;
4858
4859         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4860                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4861 }
4862
4863 /**
4864  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4865  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4866  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4867  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4868  *
4869  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4870  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4871  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4872  * PFNs will be 0.
4873  */
4874 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4875                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4876 {
4877         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4878         int i;
4879
4880         *start_pfn = -1UL;
4881         *end_pfn = 0;
4882
4883         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4884                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4885                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4886         }
4887
4888         if (*start_pfn == -1UL)
4889                 *start_pfn = 0;
4890 }
4891
4892 /*
4893  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4894  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4895  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4896  */
4897 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4898 {
4899         int zone_index;
4900         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4901                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4902                         continue;
4903
4904                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4905                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4906                         break;
4907         }
4908
4909         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4910         movable_zone = zone_index;
4911 }
4912
4913 /*
4914  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4915  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4916  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4917  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4918  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4919  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4920  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4921  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4922  */
4923 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4924                                         unsigned long zone_type,
4925                                         unsigned long node_start_pfn,
4926                                         unsigned long node_end_pfn,
4927                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4928                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4929 {
4930         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4931         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4932                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4933                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4934                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4935                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4936                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4937
4938                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4939                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4940                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4941                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4942
4943                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4944                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4945                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4946         }
4947 }
4948
4949 /*
4950  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4951  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4952  */
4953 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4954                                         unsigned long zone_type,
4955                                         unsigned long node_start_pfn,
4956                                         unsigned long node_end_pfn,
4957                                         unsigned long *ignored)
4958 {
4959         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4960
4961         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4962         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4963                 return 0;
4964
4965         /* Get the start and end of the zone */
4966         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4967         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4968         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4969                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4970                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4971
4972         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4973         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4974                 return 0;
4975
4976         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4977         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4978         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4979
4980         /* Return the spanned pages */
4981         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4982 }
4983
4984 /*
4985  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4986  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4987  */
4988 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4989                                 unsigned long range_start_pfn,
4990                                 unsigned long range_end_pfn)
4991 {
4992         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4993         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4994         int i;
4995
4996         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4997                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4998                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4999                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5000         }
5001         return nr_absent;
5002 }
5003
5004 /**
5005  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5006  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5007  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5008  *
5009  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5010  */
5011 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5012                                                         unsigned long end_pfn)
5013 {
5014         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5015 }
5016
5017 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5018 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5019                                         unsigned long zone_type,
5020                                         unsigned long node_start_pfn,
5021                                         unsigned long node_end_pfn,
5022                                         unsigned long *ignored)
5023 {
5024         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5025         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5026         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5027
5028         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5029         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5030                 return 0;
5031
5032         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5033         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5034
5035         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5036                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5037                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5038         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5039 }
5040
5041 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5042 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5043                                         unsigned long zone_type,
5044                                         unsigned long node_start_pfn,
5045                                         unsigned long node_end_pfn,
5046                                         unsigned long *zones_size)
5047 {
5048         return zones_size[zone_type];
5049 }
5050
5051 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5052                                                 unsigned long zone_type,
5053                                                 unsigned long node_start_pfn,
5054                                                 unsigned long node_end_pfn,
5055                                                 unsigned long *zholes_size)
5056 {
5057         if (!zholes_size)
5058                 return 0;
5059
5060         return zholes_size[zone_type];
5061 }
5062
5063 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5064
5065 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5066                                                 unsigned long node_start_pfn,
5067                                                 unsigned long node_end_pfn,
5068                                                 unsigned long *zones_size,
5069                                                 unsigned long *zholes_size)
5070 {
5071         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5072         enum zone_type i;
5073
5074         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5075                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5076                 unsigned long size, real_size;
5077
5078                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5079                                                   node_start_pfn,
5080                                                   node_end_pfn,
5081                                                   zones_size);
5082                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5083                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5084                                                   zholes_size);
5085                 zone->spanned_pages = size;
5086                 zone->present_pages = real_size;
5087
5088                 totalpages += size;
5089                 realtotalpages += real_size;
5090         }
5091
5092         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5093         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5094         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5095                                                         realtotalpages);
5096 }
5097
5098 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5099 /*
5100  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5101  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5102  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5103  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5104  * bytes.
5105  */
5106 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5107 {
5108         unsigned long usemapsize;
5109
5110         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5111         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5112         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5113         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5114         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5115
5116         return usemapsize / 8;
5117 }
5118
5119 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5120                                 struct zone *zone,
5121                                 unsigned long zone_start_pfn,
5122                                 unsigned long zonesize)
5123 {
5124         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5125         zone->pageblock_flags = NULL;
5126         if (usemapsize)
5127                 zone->pageblock_flags =
5128                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5129                                                          pgdat->node_id);
5130 }
5131 #else
5132 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5133                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5134 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5135
5136 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5137
5138 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5139 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5140 {
5141         unsigned int order;
5142
5143         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5144         if (pageblock_order)
5145                 return;
5146
5147         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5148                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5149         else
5150                 order = MAX_ORDER - 1;
5151
5152         /*
5153          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5154          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5155          * powerpc.
5156          */
5157         pageblock_order = order;
5158 }
5159 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5160
5161 /*
5162  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5163  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5164  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5165  * the kernel config
5166  */
5167 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5168 {
5169 }
5170
5171 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5172
5173 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5174                                                    unsigned long present_pages)
5175 {
5176         unsigned long pages = spanned_pages;
5177
5178         /*
5179          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5180          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5181          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5182          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5183          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5184          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5185          */
5186         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5187             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5188                 pages = present_pages;
5189
5190         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5191 }
5192
5193 /*
5194  * Set up the zone data structures:
5195  *   - mark all pages reserved
5196  *   - mark all memory queues empty
5197  *   - clear the memory bitmaps
5198  *
5199  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5200  */
5201 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5202 {
5203         enum zone_type j;
5204         int nid = pgdat->node_id;
5205         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
5206         int ret;
5207
5208         pgdat_resize_init(pgdat);
5209 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5210         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5211         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5212         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5213 #endif
5214         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5215         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5216         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5217
5218         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5219                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5220                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5221
5222                 size = zone->spanned_pages;
5223                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5224
5225                 /*
5226                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5227                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5228                  * and per-cpu initialisations
5229                  */
5230                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5231                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5232                         if (freesize >= memmap_pages) {
5233                                 freesize -= memmap_pages;
5234                                 if (memmap_pages)
5235                                         printk(KERN_DEBUG
5236                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5237                                                zone_names[j], memmap_pages);
5238                         } else
5239                                 printk(KERN_WARNING
5240                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5241                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5242                 }
5243
5244                 /* Account for reserved pages */
5245                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5246                         freesize -= dma_reserve;
5247                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5248                                         zone_names[0], dma_reserve);
5249                 }
5250
5251                 if (!is_highmem_idx(j))
5252                         nr_kernel_pages += freesize;
5253                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5254                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5255                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5256                 nr_all_pages += freesize;
5257
5258                 /*
5259                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5260                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5261                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5262                  */
5263                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5264 #ifdef CONFIG_NUMA
5265                 zone->node = nid;
5266                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5267                                                 / 100;
5268                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5269 #endif
5270                 zone->name = zone_names[j];
5271                 spin_lock_init(&zone->lock);
5272                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5273                 zone_seqlock_init(zone);
5274                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5275                 zone_pcp_init(zone);
5276
5277                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5278                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5279
5280                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5281                 if (!size)
5282                         continue;
5283
5284                 set_pageblock_order();
5285                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5286                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5287                 BUG_ON(ret);
5288                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5289                 zone_start_pfn += size;
5290         }
5291 }
5292
5293 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5294 {
5295         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5296
5297         /* Skip empty nodes */
5298         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5299                 return;
5300
5301 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5302         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5303         if (!pgdat->node_mem_map) {
5304                 unsigned long size, start, end;
5305                 struct page *map;
5306
5307                 /*
5308                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5309                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5310                  * for the buddy allocator to function correctly.
5311                  */
5312                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5313                 offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5314                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5315                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5316                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5317                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5318                 if (!map)
5319                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5320                                                                pgdat->node_id);
5321                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5322         }
5323 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5324         /*
5325          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5326          */
5327         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5328                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5329 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5330                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5331                         mem_map -= offset;
5332 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5333         }
5334 #endif
5335 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5336 }
5337
5338 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5339                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5340 {
5341         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5342         unsigned long start_pfn = 0;
5343         unsigned long end_pfn = 0;
5344
5345         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5346         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5347
5348         reset_deferred_meminit(pgdat);
5349         pgdat->node_id = nid;
5350         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5351 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5352         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5353         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5354                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5355                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5356 #endif
5357         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5358                                   zones_size, zholes_size);
5359
5360         alloc_node_mem_map(pgdat);
5361 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5362         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5363                 nid, (unsigned long)pgdat,
5364                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5365 #endif
5366
5367         free_area_init_core(pgdat);
5368 }
5369
5370 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5371
5372 #if MAX_NUMNODES > 1
5373 /*
5374  * Figure out the number of possible node ids.
5375  */
5376 void __init setup_nr_node_ids(void)
5377 {
5378         unsigned int highest;
5379
5380         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5381         nr_node_ids = highest + 1;
5382 }
5383 #endif
5384
5385 /**
5386  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5387  *
5388  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5389  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5390  * all the nodes.
5391  *
5392  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5393  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5394  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5395  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5396  *
5397  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5398  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5399  * populated node map.
5400  *
5401  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5402  * requirement (single node).
5403  */
5404 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5405 {
5406         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5407         unsigned long start, end, mask;
5408         int last_nid = -1;
5409         int i, nid;
5410
5411         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5412                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5413                         last_nid = nid;
5414                         last_end = end;
5415                         continue;
5416                 }
5417
5418                 /*
5419                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5420                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5421                  * too coarse to separate the current node from the last.
5422                  */
5423                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5424                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5425                         mask <<= 1;
5426
5427                 /* accumulate all internode masks */
5428                 accl_mask |= mask;
5429         }
5430
5431         /* convert mask to number of pages */
5432         return ~accl_mask + 1;
5433 }
5434
5435 /* Find the lowest pfn for a node */
5436 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5437 {
5438         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5439         unsigned long start_pfn;
5440         int i;
5441
5442         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5443                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5444
5445         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5446                 printk(KERN_WARNING
5447                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5448                 return 0;
5449         }
5450
5451         return min_pfn;
5452 }
5453
5454 /**
5455  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5456  *
5457  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5458  * memblock_set_node().
5459  */
5460 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5461 {
5462         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5463 }
5464
5465 /*
5466  * early_calculate_totalpages()
5467  * Sum pages in active regions for movable zone.
5468  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5469  */
5470 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5471 {
5472         unsigned long totalpages = 0;
5473         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5474         int i, nid;
5475
5476         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5477                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5478
5479                 totalpages += pages;
5480                 if (pages)
5481                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5482         }
5483         return totalpages;
5484 }
5485
5486 /*
5487  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5488  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5489  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5490  * others
5491  */
5492 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5493 {
5494         int i, nid;
5495         unsigned long usable_startpfn;
5496         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5497         /* save the state before borrow the nodemask */
5498         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5499         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5500         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5501         struct memblock_region *r;
5502
5503         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5504         find_usable_zone_for_movable();
5505
5506         /*
5507          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5508          * options.
5509          */
5510         if (movable_node_is_enabled()) {
5511                 for_each_memblock(memory, r) {
5512                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5513                                 continue;
5514
5515                         nid = r->nid;
5516
5517                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5518                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5519                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5520                                 usable_startpfn;
5521                 }
5522
5523                 goto out2;
5524         }
5525
5526         /*
5527          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5528          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5529          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5530          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5531          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5532          * what movablecore would have allowed.
5533          */
5534         if (required_movablecore) {
5535                 unsigned long corepages;
5536
5537                 /*
5538                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5539                  * was requested by the user
5540                  */
5541                 required_movablecore =
5542                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5543                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5544                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5545
5546                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5547         }
5548
5549         /*
5550          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5551          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5552          */
5553         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5554                 goto out;
5555
5556         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5557         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5558
5559 restart:
5560         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5561         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5562         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5563                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5564
5565                 /*
5566                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5567                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5568                  * amount of memory for the kernel
5569                  */
5570                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5571                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5572
5573                 /*
5574                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5575                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5576                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5577                  */
5578                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5579
5580                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5581                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5582                         unsigned long size_pages;
5583
5584                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5585                         if (start_pfn >= end_pfn)
5586                                 continue;
5587
5588                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5589                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5590                                 unsigned long kernel_pages;
5591                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5592                                                                 - start_pfn;
5593
5594                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5595                                                         kernelcore_remaining);
5596                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5597                                                         required_kernelcore);
5598
5599                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5600                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5601
5602                                         /*
5603                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5604                                          * that if we have to rebalance
5605                                          * kernelcore across nodes, we will
5606                                          * not double account here
5607                                          */
5608                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5609                                         continue;
5610                                 }
5611                                 start_pfn = usable_startpfn;
5612                         }
5613
5614                         /*
5615                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5616                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5617                          * number of pages used as kernelcore
5618                          */
5619                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5620                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5621                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5622                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5623
5624                         /*
5625                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5626                          * break if the kernelcore for this node has been
5627                          * satisfied
5628                          */
5629                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5630                                                                 size_pages);
5631                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5632                         if (!kernelcore_remaining)
5633                                 break;
5634                 }
5635         }
5636
5637         /*
5638          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5639          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5640          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5641          * satisfied
5642          */
5643         usable_nodes--;
5644         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5645                 goto restart;
5646
5647 out2:
5648         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5649         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5650                 zone_movable_pfn[nid] =
5651                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5652
5653 out:
5654         /* restore the node_state */
5655         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5656 }
5657
5658 /* Any regular or high memory on that node ? */
5659 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5660 {
5661         enum zone_type zone_type;
5662
5663         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5664                 return;
5665
5666         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5667                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5668                 if (populated_zone(zone)) {
5669                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5670                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5671                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5672                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5673                         break;
5674                 }
5675         }
5676 }
5677
5678 /**
5679  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5680  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5681  *
5682  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5683  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5684  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5685  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5686  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5687  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5688  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5689  * at arch_max_dma_pfn.
5690  */
5691 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5692 {
5693         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5694         int i, nid;
5695
5696         /* Record where the zone boundaries are */
5697         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5698                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5699         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5700                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5701         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5702         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5703         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5704                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5705                         continue;
5706                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5707                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5708                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5709                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5710         }
5711         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5712         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5713
5714         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5715         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5716         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5717
5718         /* Print out the zone ranges */
5719         pr_info("Zone ranges:\n");
5720         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5721                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5722                         continue;
5723                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5724                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5725                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5726                         pr_cont("empty\n");
5727                 else
5728                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5729                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5730                                         << PAGE_SHIFT,
5731                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5732                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5733         }
5734
5735         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5736         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5737         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5738                 if (zone_movable_pfn[i])
5739                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5740                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5741         }
5742
5743         /* Print out the early node map */
5744         pr_info("Early memory node ranges\n");
5745         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5746                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5747                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5748                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5749
5750         /* Initialise every node */
5751         mminit_verify_pageflags_layout();
5752         setup_nr_node_ids();
5753         for_each_online_node(nid) {
5754                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5755                 free_area_init_node(nid, NULL,
5756                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5757
5758                 /* Any memory on that node */
5759                 if (pgdat->node_present_pages)
5760                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5761                 check_for_memory(pgdat, nid);
5762         }
5763 }
5764
5765 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5766 {
5767         unsigned long long coremem;
5768         if (!p)
5769                 return -EINVAL;
5770
5771         coremem = memparse(p, &p);
5772         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5773
5774         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5775         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5776
5777         return 0;
5778 }
5779
5780 /*
5781  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5782  * cannot be reclaimed or migrated.
5783  */
5784 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5785 {
5786         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5787 }
5788
5789 /*
5790  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5791  * can be reclaimed or migrated.
5792  */
5793 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5794 {
5795         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5796 }
5797
5798 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5799 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5800
5801 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5802
5803 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5804 {
5805         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5806         page_zone(page)->managed_pages += count;
5807         totalram_pages += count;
5808 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5809         if (PageHighMem(page))
5810                 totalhigh_pages += count;
5811 #endif
5812         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5813 }
5814 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5815
5816 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5817 {
5818         void *pos;
5819         unsigned long pages = 0;
5820
5821         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5822         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5823         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5824                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5825                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5826                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5827         }
5828
5829         if (pages && s)
5830                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5831                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5832
5833         return pages;
5834 }
5835 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5836
5837 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5838 void free_highmem_page(struct page *page)
5839 {
5840         __free_reserved_page(page);
5841         totalram_pages++;
5842         page_zone(page)->managed_pages++;
5843         totalhigh_pages++;
5844 }
5845 #endif
5846
5847
5848 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5849 {
5850         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5851         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5852
5853         physpages = get_num_physpages();
5854         codesize = _etext - _stext;
5855         datasize = _edata - _sdata;
5856         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5857         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5858         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5859         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5860
5861         /*
5862          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5863          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5864          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5865          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5866          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5867          */
5868 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5869         do { \
5870                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5871                         size -= adj; \
5872         } while (0)
5873
5874         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5875                      _sinittext, init_code_size);
5876         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5877         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5878         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5879         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5880
5881 #undef  adj_init_size
5882
5883         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5884                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5885                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5886 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5887                ", %luK highmem"
5888 #endif
5889                "%s%s)\n",
5890                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5891                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5892                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5893                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5894                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5895 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5896                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5897 #endif
5898                str ? ", " : "", str ? str : "");
5899 }
5900
5901 /**
5902  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5903  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5904  *
5905  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
5906  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5907  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5908  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5909  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5910  * smaller per-cpu batchsize.
5911  */
5912 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5913 {
5914         dma_reserve = new_dma_reserve;
5915 }
5916
5917 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5918 {
5919         free_area_init_node(0, zones_size,
5920                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5921 }
5922
5923 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5924                                  unsigned long action, void *hcpu)
5925 {
5926         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5927
5928         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5929                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5930                 drain_pages(cpu);
5931
5932                 /*
5933                  * Spill the event counters of the dead processor
5934                  * into the current processors event counters.
5935                  * This artificially elevates the count of the current
5936                  * processor.
5937                  */
5938                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5939
5940                 /*
5941                  * Zero the differential counters of the dead processor
5942                  * so that the vm statistics are consistent.
5943                  *
5944                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5945                  * race with what we are doing.
5946                  */
5947                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5948         }
5949         return NOTIFY_OK;
5950 }
5951
5952 void __init page_alloc_init(void)
5953 {
5954         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5955 }
5956
5957 /*
5958  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
5959  *      or min_free_kbytes changes.
5960  */
5961 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5962 {
5963         struct pglist_data *pgdat;
5964         unsigned long reserve_pages = 0;
5965         enum zone_type i, j;
5966
5967         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5968                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5969                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5970                         long max = 0;
5971
5972                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5973                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5974                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5975                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5976                         }
5977
5978                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5979                         max += high_wmark_pages(zone);
5980
5981                         if (max > zone->managed_pages)
5982                                 max = zone->managed_pages;
5983                         reserve_pages += max;
5984                         /*
5985                          * Lowmem reserves are not available to
5986                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5987                          * kswapd tries to balance zones to their high
5988                          * watermark.  As a result, neither should be
5989                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5990                          * situation where reclaim has to clean pages
5991                          * in order to balance the zones.
5992                          */
5993                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5994                 }
5995         }
5996         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5997         totalreserve_pages = reserve_pages;
5998 }
5999
6000 /*
6001  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6002  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6003  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6004  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6005  */
6006 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6007 {
6008         struct pglist_data *pgdat;
6009         enum zone_type j, idx;
6010
6011         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6012                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6013                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6014                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6015
6016                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6017
6018                         idx = j;
6019                         while (idx) {
6020                                 struct zone *lower_zone;
6021
6022                                 idx--;
6023
6024                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6025                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6026
6027                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6028                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6029                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6030                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6031                         }
6032                 }
6033         }
6034
6035         /* update totalreserve_pages */
6036         calculate_totalreserve_pages();
6037 }
6038
6039 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6040 {
6041         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6042         unsigned long lowmem_pages = 0;
6043         struct zone *zone;
6044         unsigned long flags;
6045
6046         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6047         for_each_zone(zone) {
6048                 if (!is_highmem(zone))
6049                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6050         }
6051
6052         for_each_zone(zone) {
6053                 u64 tmp;
6054
6055                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6056                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6057                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6058                 if (is_highmem(zone)) {
6059                         /*
6060                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6061                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6062                          * value here.
6063                          *
6064                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6065                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6066                          * not be capped for highmem.
6067                          */
6068                         unsigned long min_pages;
6069
6070                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6071                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6072                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6073                 } else {
6074                         /*
6075                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6076                          * proportionate to the zone's size.
6077                          */
6078                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6079                 }
6080
6081                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6082                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6083
6084                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6085                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6086                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6087
6088                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6089         }
6090
6091         /* update totalreserve_pages */
6092         calculate_totalreserve_pages();
6093 }
6094
6095 /**
6096  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6097  * or when memory is hot-{added|removed}
6098  *
6099  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6100  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6101  */
6102 void setup_per_zone_wmarks(void)
6103 {
6104         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6105         __setup_per_zone_wmarks();
6106         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6107 }
6108
6109 /*
6110  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6111  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6112  * to be referenced again before it is swapped out.
6113  *
6114  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6115  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6116  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6117  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6118  *
6119  * total     target    max
6120  * memory    ratio     inactive anon
6121  * -------------------------------------
6122  *   10MB       1         5MB
6123  *  100MB       1        50MB
6124  *    1GB       3       250MB
6125  *   10GB      10       0.9GB
6126  *  100GB      31         3GB
6127  *    1TB     101        10GB
6128  *   10TB     320        32GB
6129  */
6130 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6131 {
6132         unsigned int gb, ratio;
6133
6134         /* Zone size in gigabytes */
6135         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6136         if (gb)
6137                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6138         else
6139                 ratio = 1;
6140
6141         zone->inactive_ratio = ratio;
6142 }
6143
6144 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6145 {
6146         struct zone *zone;
6147
6148         for_each_zone(zone)
6149                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6150 }
6151
6152 /*
6153  * Initialise min_free_kbytes.
6154  *
6155  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6156  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6157  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6158  *
6159  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6160  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6161  *
6162  * which yields
6163  *
6164  * 16MB:        512k
6165  * 32MB:        724k
6166  * 64MB:        1024k
6167  * 128MB:       1448k
6168  * 256MB:       2048k
6169  * 512MB:       2896k
6170  * 1024MB:      4096k
6171  * 2048MB:      5792k
6172  * 4096MB:      8192k
6173  * 8192MB:      11584k
6174  * 16384MB:     16384k
6175  */
6176 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6177 {
6178         unsigned long lowmem_kbytes;
6179         int new_min_free_kbytes;
6180
6181         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6182         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6183
6184         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6185                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6186                 if (min_free_kbytes < 128)
6187                         min_free_kbytes = 128;
6188                 if (min_free_kbytes > 65536)
6189                         min_free_kbytes = 65536;
6190         } else {
6191                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6192                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6193         }
6194         setup_per_zone_wmarks();
6195         refresh_zone_stat_thresholds();
6196         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6197         setup_per_zone_inactive_ratio();
6198         return 0;
6199 }
6200 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6201
6202 /*
6203  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6204  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6205  *      changes.
6206  */
6207 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6208         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6209 {
6210         int rc;
6211
6212         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6213         if (rc)
6214                 return rc;
6215
6216         if (write) {
6217                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6218                 setup_per_zone_wmarks();
6219         }
6220         return 0;
6221 }
6222
6223 #ifdef CONFIG_NUMA
6224 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6225         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6226 {
6227         struct zone *zone;
6228         int rc;
6229
6230         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6231         if (rc)
6232                 return rc;
6233
6234         for_each_zone(zone)
6235                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6236                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6237         return 0;
6238 }
6239
6240 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6241         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6242 {
6243         struct zone *zone;
6244         int rc;
6245
6246         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6247         if (rc)
6248                 return rc;
6249
6250         for_each_zone(zone)
6251                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6252                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6253         return 0;
6254 }
6255 #endif
6256
6257 /*
6258  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6259  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6260  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6261  *
6262  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6263  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6264  * if in function of the boot time zone sizes.
6265  */
6266 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6267         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6268 {
6269         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6270         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6271         return 0;
6272 }
6273
6274 /*
6275  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6276  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6277  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6278  */
6279 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6280         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6281 {
6282         struct zone *zone;
6283         int old_percpu_pagelist_fraction;
6284         int ret;
6285
6286         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6287         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6288
6289         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6290         if (!write || ret < 0)
6291                 goto out;
6292
6293         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6294         if (percpu_pagelist_fraction &&
6295             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6296                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6297                 ret = -EINVAL;
6298                 goto out;
6299         }
6300
6301         /* No change? */
6302         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6303                 goto out;
6304
6305         for_each_populated_zone(zone) {
6306                 unsigned int cpu;
6307
6308                 for_each_possible_cpu(cpu)
6309                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6310                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6311         }
6312 out:
6313         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6314         return ret;
6315 }
6316
6317 #ifdef CONFIG_NUMA
6318 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6319
6320 static int __init set_hashdist(char *str)
6321 {
6322         if (!str)
6323                 return 0;
6324         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6325         return 1;
6326 }
6327 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6328 #endif
6329
6330 /*
6331  * allocate a large system hash table from bootmem
6332  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6333  *   quantity of entries
6334  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6335  */
6336 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6337                                      unsigned long bucketsize,
6338                                      unsigned long numentries,
6339                                      int scale,
6340                                      int flags,
6341                                      unsigned int *_hash_shift,
6342                                      unsigned int *_hash_mask,
6343                                      unsigned long low_limit,
6344                                      unsigned long high_limit)
6345 {
6346         unsigned long long max = high_limit;
6347         unsigned long log2qty, size;
6348         void *table = NULL;
6349
6350         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6351         if (!numentries) {
6352                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6353                 numentries = nr_kernel_pages;
6354
6355                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6356                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6357                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6358
6359                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6360                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6361                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6362                 else
6363                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6364
6365                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6366                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6367                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6368                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6369                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6370                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6371                                 BUG_ON(!numentries);
6372                         }
6373                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6374                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6375         }
6376         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6377
6378         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6379         if (max == 0) {
6380                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6381                 do_div(max, bucketsize);
6382         }
6383         max = min(max, 0x80000000ULL);
6384
6385         if (numentries < low_limit)
6386                 numentries = low_limit;
6387         if (numentries > max)
6388                 numentries = max;
6389
6390         log2qty = ilog2(numentries);
6391
6392         do {
6393                 size = bucketsize << log2qty;
6394                 if (flags & HASH_EARLY)
6395                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6396                 else if (hashdist)
6397                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6398                 else {
6399                         /*
6400                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6401                          * some pages at the end of hash table which
6402                          * alloc_pages_exact() automatically does
6403                          */
6404                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6405                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6406                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6407                         }
6408                 }
6409         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6410
6411         if (!table)
6412                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6413
6414         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6415                tablename,
6416                (1UL << log2qty),
6417                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6418                size);
6419
6420         if (_hash_shift)
6421                 *_hash_shift = log2qty;
6422         if (_hash_mask)
6423                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6424
6425         return table;
6426 }
6427
6428 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6429 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6430                                                         unsigned long pfn)
6431 {
6432 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6433         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6434 #else
6435         return zone->pageblock_flags;
6436 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6437 }
6438
6439 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6440 {
6441 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6442         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6443         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6444 #else
6445         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6446         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6447 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6448 }
6449
6450 /**
6451  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6452  * @page: The page within the block of interest
6453  * @pfn: The target page frame number
6454  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6455  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6456  *
6457  * Return: pageblock_bits flags
6458  */
6459 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6460                                         unsigned long end_bitidx,
6461                                         unsigned long mask)
6462 {
6463         struct zone *zone;
6464         unsigned long *bitmap;
6465         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6466         unsigned long word;
6467
6468         zone = page_zone(page);
6469         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6470         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6471         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6472         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6473
6474         word = bitmap[word_bitidx];
6475         bitidx += end_bitidx;
6476         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6477 }
6478
6479 /**
6480  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6481  * @page: The page within the block of interest
6482  * @flags: The flags to set
6483  * @pfn: The target page frame number
6484  * @end_bitidx: The last bit of interest
6485  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6486  */
6487 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6488                                         unsigned long pfn,
6489                                         unsigned long end_bitidx,
6490                                         unsigned long mask)
6491 {
6492         struct zone *zone;
6493         unsigned long *bitmap;
6494         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6495         unsigned long old_word, word;
6496
6497         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6498
6499         zone = page_zone(page);
6500         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6501         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6502         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6503         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6504
6505         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6506
6507         bitidx += end_bitidx;
6508         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6509         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6510
6511         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6512         for (;;) {
6513                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6514                 if (word == old_word)
6515                         break;
6516                 word = old_word;
6517         }
6518 }
6519
6520 /*
6521  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6522  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6523  *
6524  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6525  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6526  * expect this function should be exact.
6527  */
6528 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6529                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6530 {
6531         unsigned long pfn, iter, found;
6532         int mt;
6533
6534         /*
6535          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6536          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6537          */
6538         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6539                 return false;
6540         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6541         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6542                 return false;
6543
6544         pfn = page_to_pfn(page);
6545         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6546                 unsigned long check = pfn + iter;
6547
6548                 if (!pfn_valid_within(check))
6549                         continue;
6550
6551                 page = pfn_to_page(check);
6552
6553                 /*
6554                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6555                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6556                  * handle each tail page individually in migration.
6557                  */
6558                 if (PageHuge(page)) {
6559                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6560                         continue;
6561                 }
6562
6563                 /*
6564                  * We can't use page_count without pin a page
6565                  * because another CPU can free compound page.
6566                  * This check already skips compound tails of THP
6567                  * because their page->_count is zero at all time.
6568                  */
6569                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6570                         if (PageBuddy(page))
6571                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6572                         continue;
6573                 }
6574
6575                 /*
6576                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6577                  * page_count() is not 0.
6578                  */
6579                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6580                         continue;
6581
6582                 if (!PageLRU(page))
6583                         found++;
6584                 /*
6585                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6586                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6587                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6588                  */
6589                 /*
6590                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6591                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6592                  *
6593                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6594                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6595                  * page at boot.
6596                  */
6597                 if (found > count)
6598                         return true;
6599         }
6600         return false;
6601 }
6602
6603 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6604 {
6605         struct zone *zone;
6606         unsigned long pfn;
6607
6608         /*
6609          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6610          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6611          * the zone but still within the section.
6612          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6613          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6614          */
6615         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6616                 return false;
6617
6618         zone = page_zone(page);
6619         pfn = page_to_pfn(page);
6620         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6621                 return false;
6622
6623         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6624 }
6625
6626 #ifdef CONFIG_CMA
6627
6628 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6629 {
6630         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6631                              pageblock_nr_pages) - 1);
6632 }
6633
6634 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6635 {
6636         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6637                                 pageblock_nr_pages));
6638 }
6639
6640 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6641 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6642                                         unsigned long start, unsigned long end)
6643 {
6644         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6645         unsigned long nr_reclaimed;
6646         unsigned long pfn = start;
6647         unsigned int tries = 0;
6648         int ret = 0;
6649
6650         migrate_prep();
6651
6652         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6653                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6654                         ret = -EINTR;
6655                         break;
6656                 }
6657
6658                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6659                         cc->nr_migratepages = 0;
6660                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6661                         if (!pfn) {
6662                                 ret = -EINTR;
6663                                 break;
6664                         }
6665                         tries = 0;
6666                 } else if (++tries == 5) {
6667                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6668                         break;
6669                 }
6670
6671                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6672                                                         &cc->migratepages);
6673                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6674
6675                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6676                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6677         }
6678         if (ret < 0) {
6679                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6680                 return ret;
6681         }
6682         return 0;
6683 }
6684
6685 /**
6686  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6687  * @start:      start PFN to allocate
6688  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6689  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6690  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6691  *                      in range must have the same migratetype and it must
6692  *                      be either of the two.
6693  *
6694  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6695  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6696  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6697  * pages fall in.
6698  *
6699  * The PFN range must belong to a single zone.
6700  *
6701  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6702  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6703  * need to be freed with free_contig_range().
6704  */
6705 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6706                        unsigned migratetype)
6707 {
6708         unsigned long outer_start, outer_end;
6709         unsigned int order;
6710         int ret = 0;
6711
6712         struct compact_control cc = {
6713                 .nr_migratepages = 0,
6714                 .order = -1,
6715                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6716                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6717                 .ignore_skip_hint = true,
6718         };
6719         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6720
6721         /*
6722          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6723          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6724          * have different sizes, and due to the way page allocator
6725          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6726          * that page allocator won't try to merge buddies from
6727          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6728          * other migration type.
6729          *
6730          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6731          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6732          * we are interested in).  This will put all the pages in
6733          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6734          *
6735          * When this is done, we take the pages in range from page
6736          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6737          * page allocator will never consider using them.
6738          *
6739          * This lets us mark the pageblocks back as
6740          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6741          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6742          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6743          */
6744
6745         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6746                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6747                                        false);
6748         if (ret)
6749                 return ret;
6750
6751         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6752         if (ret)
6753                 goto done;
6754
6755         /*
6756          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6757          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6758          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6759          * What we are going to do is to allocate all pages from
6760          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6761          *
6762          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6763          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6764          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6765          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6766          * once this is done free the pages we are not interested in.
6767          *
6768          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6769          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6770          */
6771
6772         lru_add_drain_all();
6773         drain_all_pages(cc.zone);
6774
6775         order = 0;
6776         outer_start = start;
6777         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6778                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6779                         ret = -EBUSY;
6780                         goto done;
6781                 }
6782                 outer_start &= ~0UL << order;
6783         }
6784
6785         /* Make sure the range is really isolated. */
6786         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6787                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6788                         __func__, outer_start, end);
6789                 ret = -EBUSY;
6790                 goto done;
6791         }
6792
6793         /* Grab isolated pages from freelists. */
6794         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6795         if (!outer_end) {
6796                 ret = -EBUSY;
6797                 goto done;
6798         }
6799
6800         /* Free head and tail (if any) */
6801         if (start != outer_start)
6802                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6803         if (end != outer_end)
6804                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6805
6806 done:
6807         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6808                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6809         return ret;
6810 }
6811
6812 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6813 {
6814         unsigned int count = 0;
6815
6816         for (; nr_pages--; pfn++) {
6817                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6818
6819                 count += page_count(page) != 1;
6820                 __free_page(page);
6821         }
6822         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6823 }
6824 #endif
6825
6826 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6827 /*
6828  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6829  * page high values need to be recalulated.
6830  */
6831 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6832 {
6833         unsigned cpu;
6834         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6835         for_each_possible_cpu(cpu)
6836                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6837                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6838         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6839 }
6840 #endif
6841
6842 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6843 {
6844         unsigned long flags;
6845         int cpu;
6846         struct per_cpu_pageset *pset;
6847
6848         /* avoid races with drain_pages()  */
6849         local_irq_save(flags);
6850         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6851                 for_each_online_cpu(cpu) {
6852                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6853                         drain_zonestat(zone, pset);
6854                 }
6855                 free_percpu(zone->pageset);
6856                 zone->pageset = &boot_pageset;
6857         }
6858         local_irq_restore(flags);
6859 }
6860
6861 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6862 /*
6863  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6864  */
6865 void
6866 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6867 {
6868         struct page *page;
6869         struct zone *zone;
6870         unsigned int order, i;
6871         unsigned long pfn;
6872         unsigned long flags;
6873         /* find the first valid pfn */
6874         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6875                 if (pfn_valid(pfn))
6876                         break;
6877         if (pfn == end_pfn)
6878                 return;
6879         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6880         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6881         pfn = start_pfn;
6882         while (pfn < end_pfn) {
6883                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6884                         pfn++;
6885                         continue;
6886                 }
6887                 page = pfn_to_page(pfn);
6888                 /*
6889                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6890                  * page_count() is not 0.
6891                  */
6892                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6893                         pfn++;
6894                         SetPageReserved(page);
6895                         continue;
6896                 }
6897
6898                 BUG_ON(page_count(page));
6899                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6900                 order = page_order(page);
6901 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6902                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6903                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6904 #endif
6905                 list_del(&page->lru);
6906                 rmv_page_order(page);
6907                 zone->free_area[order].nr_free--;
6908                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6909                         SetPageReserved((page+i));
6910                 pfn += (1 << order);
6911         }
6912         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6913 }
6914 #endif
6915
6916 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6917 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6918 {
6919         struct zone *zone = page_zone(page);
6920         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6921         unsigned long flags;
6922         unsigned int order;
6923
6924         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6925         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6926                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6927
6928                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6929                         break;
6930         }
6931         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6932
6933         return order < MAX_ORDER;
6934 }
6935 #endif