]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
Merge tag 'pinctrl-v4.13-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/linusw...
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69
70 #include <asm/sections.h>
71 #include <asm/tlbflush.h>
72 #include <asm/div64.h>
73 #include "internal.h"
74
75 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
76 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
77 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
78
79 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
80 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
82 #endif
83
84 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
85 /*
86  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
87  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
88  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
89  * defined in <linux/topology.h>.
90  */
91 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
92 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
93 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
94 #endif
95
96 /* work_structs for global per-cpu drains */
97 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
98 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
99
100 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
101 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
102 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
103 #endif
104
105 /*
106  * Array of node states.
107  */
108 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
109         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
110         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
111 #ifndef CONFIG_NUMA
112         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
113 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
114         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
115 #endif
116         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif  /* NUMA */
119 };
120 EXPORT_SYMBOL(node_states);
121
122 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
123 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
124
125 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
126 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
127 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
128
129 int percpu_pagelist_fraction;
130 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
131
132 /*
133  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
134  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
135  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
136  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
137  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
138  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
139  */
140 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
141 {
142         return page->index;
143 }
144
145 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
146 {
147         page->index = migratetype;
148 }
149
150 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
151 /*
152  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
153  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
154  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
155  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
156  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
157  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
158  */
159
160 static gfp_t saved_gfp_mask;
161
162 void pm_restore_gfp_mask(void)
163 {
164         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
165         if (saved_gfp_mask) {
166                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
167                 saved_gfp_mask = 0;
168         }
169 }
170
171 void pm_restrict_gfp_mask(void)
172 {
173         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
174         WARN_ON(saved_gfp_mask);
175         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
176         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
177 }
178
179 bool pm_suspended_storage(void)
180 {
181         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
182                 return false;
183         return true;
184 }
185 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
186
187 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
188 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
189 #endif
190
191 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
192
193 /*
194  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
195  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
196  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
197  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
198  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
199  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
200  *
201  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
202  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
203  */
204 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
205 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
206          256,
207 #endif
208 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
209          256,
210 #endif
211 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
212          32,
213 #endif
214          32,
215 };
216
217 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
218
219 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
221          "DMA",
222 #endif
223 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
224          "DMA32",
225 #endif
226          "Normal",
227 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
228          "HighMem",
229 #endif
230          "Movable",
231 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
232          "Device",
233 #endif
234 };
235
236 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
237         "Unmovable",
238         "Movable",
239         "Reclaimable",
240         "HighAtomic",
241 #ifdef CONFIG_CMA
242         "CMA",
243 #endif
244 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
245         "Isolate",
246 #endif
247 };
248
249 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
250         NULL,
251         free_compound_page,
252 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
253         free_huge_page,
254 #endif
255 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
256         free_transhuge_page,
257 #endif
258 };
259
260 int min_free_kbytes = 1024;
261 int user_min_free_kbytes = -1;
262 int watermark_scale_factor = 10;
263
264 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
265 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
266 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
267
268 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
269 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
270 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
271 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
272 static unsigned long __initdata required_movablecore;
273 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
274 static bool mirrored_kernelcore;
275
276 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
277 int movable_zone;
278 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
279 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
280
281 #if MAX_NUMNODES > 1
282 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
283 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
284 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
285 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
286 #endif
287
288 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
289
290 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
291 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
292 {
293         unsigned long max_initialise;
294         unsigned long reserved_lowmem;
295
296         /*
297          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
298          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
299          */
300         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
301                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
302
303         /*
304          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
305          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
306          * memory to boot.
307          */
308         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
309                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
310         max_initialise += reserved_lowmem;
311
312         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
313         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
314 }
315
316 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
317 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
318 {
319         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
320
321         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
322                 return true;
323
324         return false;
325 }
326
327 /*
328  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
329  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
330  */
331 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
332                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
333                                 unsigned long *nr_initialised)
334 {
335         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
336         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
337                 return true;
338         (*nr_initialised)++;
339         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
340             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
341                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
342                 return false;
343         }
344
345         return true;
346 }
347 #else
348 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
349 {
350 }
351
352 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
353 {
354         return false;
355 }
356
357 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
358                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
359                                 unsigned long *nr_initialised)
360 {
361         return true;
362 }
363 #endif
364
365 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
366 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
367                                                         unsigned long pfn)
368 {
369 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
370         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
371 #else
372         return page_zone(page)->pageblock_flags;
373 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
374 }
375
376 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
377 {
378 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
379         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
380         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
381 #else
382         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
383         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
384 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
385 }
386
387 /**
388  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
389  * @page: The page within the block of interest
390  * @pfn: The target page frame number
391  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
392  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
393  *
394  * Return: pageblock_bits flags
395  */
396 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
397                                         unsigned long pfn,
398                                         unsigned long end_bitidx,
399                                         unsigned long mask)
400 {
401         unsigned long *bitmap;
402         unsigned long bitidx, word_bitidx;
403         unsigned long word;
404
405         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
406         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
407         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
408         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
409
410         word = bitmap[word_bitidx];
411         bitidx += end_bitidx;
412         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
413 }
414
415 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
416                                         unsigned long end_bitidx,
417                                         unsigned long mask)
418 {
419         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
420 }
421
422 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
423 {
424         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
425 }
426
427 /**
428  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
429  * @page: The page within the block of interest
430  * @flags: The flags to set
431  * @pfn: The target page frame number
432  * @end_bitidx: The last bit of interest
433  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
434  */
435 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
436                                         unsigned long pfn,
437                                         unsigned long end_bitidx,
438                                         unsigned long mask)
439 {
440         unsigned long *bitmap;
441         unsigned long bitidx, word_bitidx;
442         unsigned long old_word, word;
443
444         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
445
446         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
447         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
448         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
449         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
450
451         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
452
453         bitidx += end_bitidx;
454         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
455         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
456
457         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
458         for (;;) {
459                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
460                 if (word == old_word)
461                         break;
462                 word = old_word;
463         }
464 }
465
466 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
467 {
468         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
469                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
470                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
471
472         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
473                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
474 }
475
476 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
477 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
478 {
479         int ret = 0;
480         unsigned seq;
481         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
482         unsigned long sp, start_pfn;
483
484         do {
485                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
486                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
487                 sp = zone->spanned_pages;
488                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
489                         ret = 1;
490         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
491
492         if (ret)
493                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
494                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
495                         start_pfn, start_pfn + sp);
496
497         return ret;
498 }
499
500 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
503                 return 0;
504         if (zone != page_zone(page))
505                 return 0;
506
507         return 1;
508 }
509 /*
510  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
511  */
512 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
515                 return 1;
516         if (!page_is_consistent(zone, page))
517                 return 1;
518
519         return 0;
520 }
521 #else
522 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
523 {
524         return 0;
525 }
526 #endif
527
528 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
529                 unsigned long bad_flags)
530 {
531         static unsigned long resume;
532         static unsigned long nr_shown;
533         static unsigned long nr_unshown;
534
535         /*
536          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
537          * or allow a steady drip of one report per second.
538          */
539         if (nr_shown == 60) {
540                 if (time_before(jiffies, resume)) {
541                         nr_unshown++;
542                         goto out;
543                 }
544                 if (nr_unshown) {
545                         pr_alert(
546                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
547                                 nr_unshown);
548                         nr_unshown = 0;
549                 }
550                 nr_shown = 0;
551         }
552         if (nr_shown++ == 0)
553                 resume = jiffies + 60 * HZ;
554
555         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
556                 current->comm, page_to_pfn(page));
557         __dump_page(page, reason);
558         bad_flags &= page->flags;
559         if (bad_flags)
560                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
561                                                 bad_flags, &bad_flags);
562         dump_page_owner(page);
563
564         print_modules();
565         dump_stack();
566 out:
567         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
568         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
569         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
570 }
571
572 /*
573  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
574  *
575  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
576  *
577  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
578  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
579  *
580  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
581  * page destructors. See compound_page_dtors.
582  *
583  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
584  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
585  */
586
587 void free_compound_page(struct page *page)
588 {
589         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
590 }
591
592 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
593 {
594         int i;
595         int nr_pages = 1 << order;
596
597         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
598         set_compound_order(page, order);
599         __SetPageHead(page);
600         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
601                 struct page *p = page + i;
602                 set_page_count(p, 0);
603                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
604                 set_compound_head(p, page);
605         }
606         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
607 }
608
609 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
610 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
611 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
612                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
613 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
614 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
615
616 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
617 {
618         if (!buf)
619                 return -EINVAL;
620         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
621 }
622 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
623
624 static bool need_debug_guardpage(void)
625 {
626         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
627         if (!debug_pagealloc_enabled())
628                 return false;
629
630         if (!debug_guardpage_minorder())
631                 return false;
632
633         return true;
634 }
635
636 static void init_debug_guardpage(void)
637 {
638         if (!debug_pagealloc_enabled())
639                 return;
640
641         if (!debug_guardpage_minorder())
642                 return;
643
644         _debug_guardpage_enabled = true;
645 }
646
647 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
648         .need = need_debug_guardpage,
649         .init = init_debug_guardpage,
650 };
651
652 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
653 {
654         unsigned long res;
655
656         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
657                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
658                 return 0;
659         }
660         _debug_guardpage_minorder = res;
661         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
662         return 0;
663 }
664 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
665
666 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
667                                 unsigned int order, int migratetype)
668 {
669         struct page_ext *page_ext;
670
671         if (!debug_guardpage_enabled())
672                 return false;
673
674         if (order >= debug_guardpage_minorder())
675                 return false;
676
677         page_ext = lookup_page_ext(page);
678         if (unlikely(!page_ext))
679                 return false;
680
681         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
682
683         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
684         set_page_private(page, order);
685         /* Guard pages are not available for any usage */
686         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
687
688         return true;
689 }
690
691 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
692                                 unsigned int order, int migratetype)
693 {
694         struct page_ext *page_ext;
695
696         if (!debug_guardpage_enabled())
697                 return;
698
699         page_ext = lookup_page_ext(page);
700         if (unlikely(!page_ext))
701                 return;
702
703         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
704
705         set_page_private(page, 0);
706         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
707                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
708 }
709 #else
710 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
711 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
712                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
713 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
714                                 unsigned int order, int migratetype) {}
715 #endif
716
717 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
718 {
719         set_page_private(page, order);
720         __SetPageBuddy(page);
721 }
722
723 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
724 {
725         __ClearPageBuddy(page);
726         set_page_private(page, 0);
727 }
728
729 /*
730  * This function checks whether a page is free && is the buddy
731  * we can do coalesce a page and its buddy if
732  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
733  * (b) the buddy is in the buddy system &&
734  * (c) a page and its buddy have the same order &&
735  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
736  *
737  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
738  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
739  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
740  * serialized by zone->lock.
741  *
742  * For recording page's order, we use page_private(page).
743  */
744 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
745                                                         unsigned int order)
746 {
747         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
748                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
749                         return 0;
750
751                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
752
753                 return 1;
754         }
755
756         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
757                 /*
758                  * zone check is done late to avoid uselessly
759                  * calculating zone/node ids for pages that could
760                  * never merge.
761                  */
762                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
763                         return 0;
764
765                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
766
767                 return 1;
768         }
769         return 0;
770 }
771
772 /*
773  * Freeing function for a buddy system allocator.
774  *
775  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
776  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
777  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
778  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
779  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
780  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
781  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
782  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
783  * parts of the VM system.
784  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
785  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
786  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
787  * field.
788  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
789  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
790  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
791  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
792  * triggers coalescing into a block of larger size.
793  *
794  * -- nyc
795  */
796
797 static inline void __free_one_page(struct page *page,
798                 unsigned long pfn,
799                 struct zone *zone, unsigned int order,
800                 int migratetype)
801 {
802         unsigned long combined_pfn;
803         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
804         struct page *buddy;
805         unsigned int max_order;
806
807         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
808
809         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
810         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
811
812         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
813         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
814                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
815
816         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
817         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
818
819 continue_merging:
820         while (order < max_order - 1) {
821                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
822                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
823
824                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
825                         goto done_merging;
826                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
827                         goto done_merging;
828                 /*
829                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
830                  * merge with it and move up one order.
831                  */
832                 if (page_is_guard(buddy)) {
833                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
834                 } else {
835                         list_del(&buddy->lru);
836                         zone->free_area[order].nr_free--;
837                         rmv_page_order(buddy);
838                 }
839                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
840                 page = page + (combined_pfn - pfn);
841                 pfn = combined_pfn;
842                 order++;
843         }
844         if (max_order < MAX_ORDER) {
845                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
846                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
847                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
848                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
849                  *
850                  * We don't want to hit this code for the more frequent
851                  * low-order merging.
852                  */
853                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
854                         int buddy_mt;
855
856                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
857                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
858                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
859
860                         if (migratetype != buddy_mt
861                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
862                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
863                                 goto done_merging;
864                 }
865                 max_order++;
866                 goto continue_merging;
867         }
868
869 done_merging:
870         set_page_order(page, order);
871
872         /*
873          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
874          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
875          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
876          * that is happening, add the free page to the tail of the list
877          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
878          * as a higher order page
879          */
880         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
881                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
882                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
883                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
884                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
885                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
886                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
887                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
888                         list_add_tail(&page->lru,
889                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
890                         goto out;
891                 }
892         }
893
894         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
895 out:
896         zone->free_area[order].nr_free++;
897 }
898
899 /*
900  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
901  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
902  * check if necessary.
903  */
904 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
905                                         unsigned long check_flags)
906 {
907         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
908                 return false;
909
910         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
911                         page_ref_count(page) |
912 #ifdef CONFIG_MEMCG
913                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
914 #endif
915                         (page->flags & check_flags)))
916                 return false;
917
918         return true;
919 }
920
921 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
922 {
923         const char *bad_reason;
924         unsigned long bad_flags;
925
926         bad_reason = NULL;
927         bad_flags = 0;
928
929         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
930                 bad_reason = "nonzero mapcount";
931         if (unlikely(page->mapping != NULL))
932                 bad_reason = "non-NULL mapping";
933         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
934                 bad_reason = "nonzero _refcount";
935         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
936                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
937                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
938         }
939 #ifdef CONFIG_MEMCG
940         if (unlikely(page->mem_cgroup))
941                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
942 #endif
943         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
944 }
945
946 static inline int free_pages_check(struct page *page)
947 {
948         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
949                 return 0;
950
951         /* Something has gone sideways, find it */
952         free_pages_check_bad(page);
953         return 1;
954 }
955
956 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
957 {
958         int ret = 1;
959
960         /*
961          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
962          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
963          */
964         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
965
966         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
967                 ret = 0;
968                 goto out;
969         }
970         switch (page - head_page) {
971         case 1:
972                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
973                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
974                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
975                         goto out;
976                 }
977                 break;
978         case 2:
979                 /*
980                  * the second tail page: ->mapping is
981                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
982                  */
983                 break;
984         default:
985                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
986                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
987                         goto out;
988                 }
989                 break;
990         }
991         if (unlikely(!PageTail(page))) {
992                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
993                 goto out;
994         }
995         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
996                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
997                 goto out;
998         }
999         ret = 0;
1000 out:
1001         page->mapping = NULL;
1002         clear_compound_head(page);
1003         return ret;
1004 }
1005
1006 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1007                                         unsigned int order, bool check_free)
1008 {
1009         int bad = 0;
1010
1011         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1012
1013         trace_mm_page_free(page, order);
1014         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1015
1016         /*
1017          * Check tail pages before head page information is cleared to
1018          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1019          */
1020         if (unlikely(order)) {
1021                 bool compound = PageCompound(page);
1022                 int i;
1023
1024                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1025
1026                 if (compound)
1027                         ClearPageDoubleMap(page);
1028                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1029                         if (compound)
1030                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1031                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1032                                 bad++;
1033                                 continue;
1034                         }
1035                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036                 }
1037         }
1038         if (PageMappingFlags(page))
1039                 page->mapping = NULL;
1040         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1041                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1042         if (check_free)
1043                 bad += free_pages_check(page);
1044         if (bad)
1045                 return false;
1046
1047         page_cpupid_reset_last(page);
1048         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1049         reset_page_owner(page, order);
1050
1051         if (!PageHighMem(page)) {
1052                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1053                                            PAGE_SIZE << order);
1054                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056         }
1057         arch_free_page(page, order);
1058         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1059         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kasan_free_pages(page, order);
1061
1062         return true;
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1066 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1067 {
1068         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1069 }
1070
1071 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1072 {
1073         return false;
1074 }
1075 #else
1076 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1077 {
1078         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1079 }
1080
1081 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_check(page);
1084 }
1085 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1086
1087 /*
1088  * Frees a number of pages from the PCP lists
1089  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1090  * count is the number of pages to free.
1091  *
1092  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1093  * see if this freeing clears that state.
1094  *
1095  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1096  * pinned" detection logic.
1097  */
1098 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1099                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1100 {
1101         int migratetype = 0;
1102         int batch_free = 0;
1103         bool isolated_pageblocks;
1104
1105         spin_lock(&zone->lock);
1106         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1107
1108         while (count) {
1109                 struct page *page;
1110                 struct list_head *list;
1111
1112                 /*
1113                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1114                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1115                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1116                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1117                  * lists
1118                  */
1119                 do {
1120                         batch_free++;
1121                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1122                                 migratetype = 0;
1123                         list = &pcp->lists[migratetype];
1124                 } while (list_empty(list));
1125
1126                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1127                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1128                         batch_free = count;
1129
1130                 do {
1131                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1132
1133                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1134                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1135                         list_del(&page->lru);
1136
1137                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1138                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1139                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1140                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1141                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1142                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1143
1144                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1145                                 continue;
1146
1147                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1148                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1149                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1150         }
1151         spin_unlock(&zone->lock);
1152 }
1153
1154 static void free_one_page(struct zone *zone,
1155                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1156                                 unsigned int order,
1157                                 int migratetype)
1158 {
1159         spin_lock(&zone->lock);
1160         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1161                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1162                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1163         }
1164         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1165         spin_unlock(&zone->lock);
1166 }
1167
1168 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1169                                 unsigned long zone, int nid)
1170 {
1171         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1172         init_page_count(page);
1173         page_mapcount_reset(page);
1174         page_cpupid_reset_last(page);
1175
1176         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1177 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1178         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1179         if (!is_highmem_idx(zone))
1180                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1181 #endif
1182 }
1183
1184 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1185                                         int nid)
1186 {
1187         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1188 }
1189
1190 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1191 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1192 {
1193         pg_data_t *pgdat;
1194         int nid, zid;
1195
1196         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1197                 return;
1198
1199         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1200         pgdat = NODE_DATA(nid);
1201
1202         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1203                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1204
1205                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1206                         break;
1207         }
1208         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1209 }
1210 #else
1211 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1212 {
1213 }
1214 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1215
1216 /*
1217  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1218  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1219  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1220  * sent to the buddy page allocator.
1221  */
1222 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1223 {
1224         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1225         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1226
1227         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1228                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1229                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1230
1231                         init_reserved_page(start_pfn);
1232
1233                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1234                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1235
1236                         SetPageReserved(page);
1237                 }
1238         }
1239 }
1240
1241 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1242 {
1243         unsigned long flags;
1244         int migratetype;
1245         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1246
1247         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1248                 return;
1249
1250         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1251         local_irq_save(flags);
1252         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1253         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1254         local_irq_restore(flags);
1255 }
1256
1257 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1258 {
1259         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1260         struct page *p = page;
1261         unsigned int loop;
1262
1263         prefetchw(p);
1264         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1265                 prefetchw(p + 1);
1266                 __ClearPageReserved(p);
1267                 set_page_count(p, 0);
1268         }
1269         __ClearPageReserved(p);
1270         set_page_count(p, 0);
1271
1272         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1273         set_page_refcounted(page);
1274         __free_pages(page, order);
1275 }
1276
1277 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1278         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1279
1280 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1281
1282 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1283 {
1284         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1285         int nid;
1286
1287         spin_lock(&early_pfn_lock);
1288         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1289         if (nid < 0)
1290                 nid = first_online_node;
1291         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1292
1293         return nid;
1294 }
1295 #endif
1296
1297 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1298 static inline bool __meminit __maybe_unused
1299 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1300                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1301 {
1302         int nid;
1303
1304         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1305         if (nid >= 0 && nid != node)
1306                 return false;
1307         return true;
1308 }
1309
1310 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1311 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1312 {
1313         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1314 }
1315
1316 #else
1317
1318 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1319 {
1320         return true;
1321 }
1322 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1323 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1324                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1325 {
1326         return true;
1327 }
1328 #endif
1329
1330
1331 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1332                                                         unsigned int order)
1333 {
1334         if (early_page_uninitialised(pfn))
1335                 return;
1336         return __free_pages_boot_core(page, order);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1341  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1342  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1343  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1344  * pageblocks.
1345  *
1346  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1347  *
1348  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1349  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1350  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1351  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1352  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1353  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1354  * page in a pageblock.
1355  */
1356 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1357                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1358 {
1359         struct page *start_page;
1360         struct page *end_page;
1361
1362         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1363         end_pfn--;
1364
1365         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1366                 return NULL;
1367
1368         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1369         if (!start_page)
1370                 return NULL;
1371
1372         if (page_zone(start_page) != zone)
1373                 return NULL;
1374
1375         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1376
1377         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1378         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1379                 return NULL;
1380
1381         return start_page;
1382 }
1383
1384 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1385 {
1386         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1387         unsigned long block_end_pfn;
1388
1389         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1390         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1391                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1392                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1393
1394                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1395
1396                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1397                                              block_end_pfn, zone))
1398                         return;
1399         }
1400
1401         /* We confirm that there is no hole */
1402         zone->contiguous = true;
1403 }
1404
1405 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1406 {
1407         zone->contiguous = false;
1408 }
1409
1410 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1411 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1412                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1413 {
1414         int i;
1415
1416         if (!page)
1417                 return;
1418
1419         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1420         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1421             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1422                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1423                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1424                 return;
1425         }
1426
1427         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1428                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1429                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1430                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1431         }
1432 }
1433
1434 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1435 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1436 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1437
1438 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1439 {
1440         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1441                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1442 }
1443
1444 /* Initialise remaining memory on a node */
1445 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1446 {
1447         pg_data_t *pgdat = data;
1448         int nid = pgdat->node_id;
1449         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1450         unsigned long start = jiffies;
1451         unsigned long nr_pages = 0;
1452         unsigned long walk_start, walk_end;
1453         int i, zid;
1454         struct zone *zone;
1455         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1456         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1457
1458         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1459                 pgdat_init_report_one_done();
1460                 return 0;
1461         }
1462
1463         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1464         if (!cpumask_empty(cpumask))
1465                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1466
1467         /* Sanity check boundaries */
1468         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1469         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1470         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1471
1472         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1473         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1474                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1475                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1476                         break;
1477         }
1478
1479         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1480                 unsigned long pfn, end_pfn;
1481                 struct page *page = NULL;
1482                 struct page *free_base_page = NULL;
1483                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1484                 int nr_to_free = 0;
1485
1486                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1487                 pfn = first_init_pfn;
1488                 if (pfn < walk_start)
1489                         pfn = walk_start;
1490                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1491                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1492
1493                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1494                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1495                                 goto free_range;
1496
1497                         /*
1498                          * Ensure pfn_valid is checked every
1499                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1500                          */
1501                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1502                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1503                                         page = NULL;
1504                                         goto free_range;
1505                                 }
1506                         }
1507
1508                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1509                                 page = NULL;
1510                                 goto free_range;
1511                         }
1512
1513                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1514                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1515                                 page++;
1516                         } else {
1517                                 nr_pages += nr_to_free;
1518                                 deferred_free_range(free_base_page,
1519                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1520                                 free_base_page = NULL;
1521                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1522
1523                                 page = pfn_to_page(pfn);
1524                                 cond_resched();
1525                         }
1526
1527                         if (page->flags) {
1528                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1529                                 goto free_range;
1530                         }
1531
1532                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1533                         if (!free_base_page) {
1534                                 free_base_page = page;
1535                                 free_base_pfn = pfn;
1536                                 nr_to_free = 0;
1537                         }
1538                         nr_to_free++;
1539
1540                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1541                         continue;
1542 free_range:
1543                         /* Free the current block of pages to allocator */
1544                         nr_pages += nr_to_free;
1545                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1546                                                                 nr_to_free);
1547                         free_base_page = NULL;
1548                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1549                 }
1550                 /* Free the last block of pages to allocator */
1551                 nr_pages += nr_to_free;
1552                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1553
1554                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1555         }
1556
1557         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1558         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1559
1560         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1561                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1562
1563         pgdat_init_report_one_done();
1564         return 0;
1565 }
1566 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1567
1568 void __init page_alloc_init_late(void)
1569 {
1570         struct zone *zone;
1571
1572 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1573         int nid;
1574
1575         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1576         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1577         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1578                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1579         }
1580
1581         /* Block until all are initialised */
1582         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1583
1584         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1585         files_maxfiles_init();
1586 #endif
1587
1588         for_each_populated_zone(zone)
1589                 set_zone_contiguous(zone);
1590 }
1591
1592 #ifdef CONFIG_CMA
1593 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1594 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1595 {
1596         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1597         struct page *p = page;
1598
1599         do {
1600                 __ClearPageReserved(p);
1601                 set_page_count(p, 0);
1602         } while (++p, --i);
1603
1604         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1605
1606         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1607                 i = pageblock_nr_pages;
1608                 p = page;
1609                 do {
1610                         set_page_refcounted(p);
1611                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1612                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1613                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1614         } else {
1615                 set_page_refcounted(page);
1616                 __free_pages(page, pageblock_order);
1617         }
1618
1619         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1620 }
1621 #endif
1622
1623 /*
1624  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1625  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1626  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1627  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1628  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1629  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1630  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1631  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1632  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1633  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1634  *
1635  * -- nyc
1636  */
1637 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1638         int low, int high, struct free_area *area,
1639         int migratetype)
1640 {
1641         unsigned long size = 1 << high;
1642
1643         while (high > low) {
1644                 area--;
1645                 high--;
1646                 size >>= 1;
1647                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1648
1649                 /*
1650                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1651                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1652                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1653                  * pages will stay not present in virtual address space
1654                  */
1655                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1656                         continue;
1657
1658                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1659                 area->nr_free++;
1660                 set_page_order(&page[size], high);
1661         }
1662 }
1663
1664 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1665 {
1666         const char *bad_reason = NULL;
1667         unsigned long bad_flags = 0;
1668
1669         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1670                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1671         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1672                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1673         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1674                 bad_reason = "nonzero _count";
1675         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1676                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1677                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1678                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1679                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1680                 return;
1681         }
1682         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1683                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1684                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1685         }
1686 #ifdef CONFIG_MEMCG
1687         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1688                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1689 #endif
1690         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * This page is about to be returned from the page allocator
1695  */
1696 static inline int check_new_page(struct page *page)
1697 {
1698         if (likely(page_expected_state(page,
1699                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1700                 return 0;
1701
1702         check_new_page_bad(page);
1703         return 1;
1704 }
1705
1706 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1707 {
1708         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1709                 page_poisoning_enabled();
1710 }
1711
1712 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1713 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1714 {
1715         return false;
1716 }
1717
1718 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1719 {
1720         return check_new_page(page);
1721 }
1722 #else
1723 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1724 {
1725         return check_new_page(page);
1726 }
1727 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1728 {
1729         return false;
1730 }
1731 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1732
1733 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1734 {
1735         int i;
1736         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1737                 struct page *p = page + i;
1738
1739                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1740                         return true;
1741         }
1742
1743         return false;
1744 }
1745
1746 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1747                                 gfp_t gfp_flags)
1748 {
1749         set_page_private(page, 0);
1750         set_page_refcounted(page);
1751
1752         arch_alloc_page(page, order);
1753         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1754         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1755         kasan_alloc_pages(page, order);
1756         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1757 }
1758
1759 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1760                                                         unsigned int alloc_flags)
1761 {
1762         int i;
1763
1764         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1765
1766         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1767                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1768                         clear_highpage(page + i);
1769
1770         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1771                 prep_compound_page(page, order);
1772
1773         /*
1774          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1775          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1776          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1777          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1778          */
1779         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1780                 set_page_pfmemalloc(page);
1781         else
1782                 clear_page_pfmemalloc(page);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1787  * the smallest available page from the freelists
1788  */
1789 static inline
1790 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1791                                                 int migratetype)
1792 {
1793         unsigned int current_order;
1794         struct free_area *area;
1795         struct page *page;
1796
1797         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1798         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1799                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1800                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1801                                                         struct page, lru);
1802                 if (!page)
1803                         continue;
1804                 list_del(&page->lru);
1805                 rmv_page_order(page);
1806                 area->nr_free--;
1807                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1808                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1809                 return page;
1810         }
1811
1812         return NULL;
1813 }
1814
1815
1816 /*
1817  * This array describes the order lists are fallen back to when
1818  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1819  */
1820 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1821         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1822         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1823         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1824 #ifdef CONFIG_CMA
1825         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1826 #endif
1827 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1828         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1829 #endif
1830 };
1831
1832 #ifdef CONFIG_CMA
1833 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1834                                         unsigned int order)
1835 {
1836         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1837 }
1838 #else
1839 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1840                                         unsigned int order) { return NULL; }
1841 #endif
1842
1843 /*
1844  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1845  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1846  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1847  */
1848 static int move_freepages(struct zone *zone,
1849                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1850                           int migratetype, int *num_movable)
1851 {
1852         struct page *page;
1853         unsigned int order;
1854         int pages_moved = 0;
1855
1856 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1857         /*
1858          * page_zone is not safe to call in this context when
1859          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1860          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1861          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1862          * grouping pages by mobility
1863          */
1864         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1865 #endif
1866
1867         if (num_movable)
1868                 *num_movable = 0;
1869
1870         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1871                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1872                         page++;
1873                         continue;
1874                 }
1875
1876                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1877                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1878
1879                 if (!PageBuddy(page)) {
1880                         /*
1881                          * We assume that pages that could be isolated for
1882                          * migration are movable. But we don't actually try
1883                          * isolating, as that would be expensive.
1884                          */
1885                         if (num_movable &&
1886                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1887                                 (*num_movable)++;
1888
1889                         page++;
1890                         continue;
1891                 }
1892
1893                 order = page_order(page);
1894                 list_move(&page->lru,
1895                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1896                 page += 1 << order;
1897                 pages_moved += 1 << order;
1898         }
1899
1900         return pages_moved;
1901 }
1902
1903 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1904                                 int migratetype, int *num_movable)
1905 {
1906         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1907         struct page *start_page, *end_page;
1908
1909         start_pfn = page_to_pfn(page);
1910         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1911         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1912         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1913         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1914
1915         /* Do not cross zone boundaries */
1916         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1917                 start_page = page;
1918         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1919                 return 0;
1920
1921         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1922                                                                 num_movable);
1923 }
1924
1925 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1926                                         int start_order, int migratetype)
1927 {
1928         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1929
1930         while (nr_pageblocks--) {
1931                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1932                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1933         }
1934 }
1935
1936 /*
1937  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1938  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1939  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1940  *
1941  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1942  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1943  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1944  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1945  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1946  * pageblocks.
1947  */
1948 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1949 {
1950         /*
1951          * Leaving this order check is intended, although there is
1952          * relaxed order check in next check. The reason is that
1953          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1954          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1955          * so could be changed anytime.
1956          */
1957         if (order >= pageblock_order)
1958                 return true;
1959
1960         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1961                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1962                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1963                 page_group_by_mobility_disabled)
1964                 return true;
1965
1966         return false;
1967 }
1968
1969 /*
1970  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1971  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1972  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1973  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1974  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1975  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1976  */
1977 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1978                                         int start_type, bool whole_block)
1979 {
1980         unsigned int current_order = page_order(page);
1981         struct free_area *area;
1982         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1983         int old_block_type;
1984
1985         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1986
1987         /*
1988          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1989          * highatomic accounting.
1990          */
1991         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1992                 goto single_page;
1993
1994         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1995         if (current_order >= pageblock_order) {
1996                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1997                 goto single_page;
1998         }
1999
2000         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2001         if (!whole_block)
2002                 goto single_page;
2003
2004         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2005                                                 &movable_pages);
2006         /*
2007          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2008          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2009          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2010          */
2011         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2012                 alike_pages = movable_pages;
2013         } else {
2014                 /*
2015                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2016                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2017                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2018                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2019                  * exact migratetype of non-movable pages.
2020                  */
2021                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2022                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2023                                                 - (free_pages + movable_pages);
2024                 else
2025                         alike_pages = 0;
2026         }
2027
2028         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2029         if (!free_pages)
2030                 goto single_page;
2031
2032         /*
2033          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2034          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2035          */
2036         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2037                         page_group_by_mobility_disabled)
2038                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2039
2040         return;
2041
2042 single_page:
2043         area = &zone->free_area[current_order];
2044         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2045 }
2046
2047 /*
2048  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2049  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2050  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2051  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2052  */
2053 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2054                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2055 {
2056         int i;
2057         int fallback_mt;
2058
2059         if (area->nr_free == 0)
2060                 return -1;
2061
2062         *can_steal = false;
2063         for (i = 0;; i++) {
2064                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2065                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2066                         break;
2067
2068                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2069                         continue;
2070
2071                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2072                         *can_steal = true;
2073
2074                 if (!only_stealable)
2075                         return fallback_mt;
2076
2077                 if (*can_steal)
2078                         return fallback_mt;
2079         }
2080
2081         return -1;
2082 }
2083
2084 /*
2085  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2086  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2087  */
2088 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2089                                 unsigned int alloc_order)
2090 {
2091         int mt;
2092         unsigned long max_managed, flags;
2093
2094         /*
2095          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2096          * Check is race-prone but harmless.
2097          */
2098         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2099         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2100                 return;
2101
2102         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2103
2104         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2105         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2106                 goto out_unlock;
2107
2108         /* Yoink! */
2109         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2110         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2111             && !is_migrate_cma(mt)) {
2112                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2113                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2114                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2115         }
2116
2117 out_unlock:
2118         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2119 }
2120
2121 /*
2122  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2123  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2124  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2125  * to recover from than an OOM.
2126  *
2127  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2128  * pageblock is exhausted.
2129  */
2130 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2131                                                 bool force)
2132 {
2133         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2134         unsigned long flags;
2135         struct zoneref *z;
2136         struct zone *zone;
2137         struct page *page;
2138         int order;
2139         bool ret;
2140
2141         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2142                                                                 ac->nodemask) {
2143                 /*
2144                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2145                  * is really high.
2146                  */
2147                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2148                                         pageblock_nr_pages)
2149                         continue;
2150
2151                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2152                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2153                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2154
2155                         page = list_first_entry_or_null(
2156                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2157                                         struct page, lru);
2158                         if (!page)
2159                                 continue;
2160
2161                         /*
2162                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2163                          * we can counter several free pages in a pageblock
2164                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2165                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2166                          * adjust the count once.
2167                          */
2168                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2169                                 /*
2170                                  * It should never happen but changes to
2171                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2172                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2173                                  * while unreserving so be safe and watch for
2174                                  * underflows.
2175                                  */
2176                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2177                                                 pageblock_nr_pages,
2178                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2179                         }
2180
2181                         /*
2182                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2183                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2184                          * is doing the work and needs the pages. More
2185                          * importantly, if the block was always converted to
2186                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2187                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2188                          * may increase.
2189                          */
2190                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2191                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2192                                                                         NULL);
2193                         if (ret) {
2194                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2195                                 return ret;
2196                         }
2197                 }
2198                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2199         }
2200
2201         return false;
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2206  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2207  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2208  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2209  *
2210  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2211  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2212  * condition simpler.
2213  */
2214 static inline bool
2215 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2216 {
2217         struct free_area *area;
2218         int current_order;
2219         struct page *page;
2220         int fallback_mt;
2221         bool can_steal;
2222
2223         /*
2224          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2225          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2226          * would be too costly to do exactly.
2227          */
2228         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2229                                 --current_order) {
2230                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2231                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2232                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2233                 if (fallback_mt == -1)
2234                         continue;
2235
2236                 /*
2237                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2238                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2239                  * steal and split the smallest available page instead of the
2240                  * largest available page, because even if the next movable
2241                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2242                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2243                  */
2244                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2245                                         && current_order > order)
2246                         goto find_smallest;
2247
2248                 goto do_steal;
2249         }
2250
2251         return false;
2252
2253 find_smallest:
2254         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2255                                                         current_order++) {
2256                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2257                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2258                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2259                 if (fallback_mt != -1)
2260                         break;
2261         }
2262
2263         /*
2264          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2265          * when looking for the largest page.
2266          */
2267         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2268
2269 do_steal:
2270         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2271                                                         struct page, lru);
2272
2273         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2274
2275         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2276                 start_migratetype, fallback_mt);
2277
2278         return true;
2279
2280 }
2281
2282 /*
2283  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2284  * Call me with the zone->lock already held.
2285  */
2286 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2287                                 int migratetype)
2288 {
2289         struct page *page;
2290
2291 retry:
2292         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2293         if (unlikely(!page)) {
2294                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2295                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2296
2297                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2298                         goto retry;
2299         }
2300
2301         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2302         return page;
2303 }
2304
2305 /*
2306  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2307  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2308  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2309  */
2310 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2311                         unsigned long count, struct list_head *list,
2312                         int migratetype, bool cold)
2313 {
2314         int i, alloced = 0;
2315
2316         spin_lock(&zone->lock);
2317         for (i = 0; i < count; ++i) {
2318                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2319                 if (unlikely(page == NULL))
2320                         break;
2321
2322                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2323                         continue;
2324
2325                 /*
2326                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2327                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2328                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2329                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2330                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2331                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2332                  * properly.
2333                  */
2334                 if (likely(!cold))
2335                         list_add(&page->lru, list);
2336                 else
2337                         list_add_tail(&page->lru, list);
2338                 list = &page->lru;
2339                 alloced++;
2340                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2341                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2342                                               -(1 << order));
2343         }
2344
2345         /*
2346          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2347          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2348          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2349          * pages added to the pcp list.
2350          */
2351         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2352         spin_unlock(&zone->lock);
2353         return alloced;
2354 }
2355
2356 #ifdef CONFIG_NUMA
2357 /*
2358  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2359  * currently executing processor on remote nodes after they have
2360  * expired.
2361  *
2362  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2363  * a single processor.
2364  */
2365 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2366 {
2367         unsigned long flags;
2368         int to_drain, batch;
2369
2370         local_irq_save(flags);
2371         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2372         to_drain = min(pcp->count, batch);
2373         if (to_drain > 0) {
2374                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2375                 pcp->count -= to_drain;
2376         }
2377         local_irq_restore(flags);
2378 }
2379 #endif
2380
2381 /*
2382  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2383  *
2384  * The processor must either be the current processor and the
2385  * thread pinned to the current processor or a processor that
2386  * is not online.
2387  */
2388 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2389 {
2390         unsigned long flags;
2391         struct per_cpu_pageset *pset;
2392         struct per_cpu_pages *pcp;
2393
2394         local_irq_save(flags);
2395         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2396
2397         pcp = &pset->pcp;
2398         if (pcp->count) {
2399                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2400                 pcp->count = 0;
2401         }
2402         local_irq_restore(flags);
2403 }
2404
2405 /*
2406  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2407  *
2408  * The processor must either be the current processor and the
2409  * thread pinned to the current processor or a processor that
2410  * is not online.
2411  */
2412 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2413 {
2414         struct zone *zone;
2415
2416         for_each_populated_zone(zone) {
2417                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2418         }
2419 }
2420
2421 /*
2422  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2423  *
2424  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2425  * the single zone's pages.
2426  */
2427 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2428 {
2429         int cpu = smp_processor_id();
2430
2431         if (zone)
2432                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2433         else
2434                 drain_pages(cpu);
2435 }
2436
2437 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2438 {
2439         /*
2440          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2441          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2442          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2443          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2444          * a different one.
2445          */
2446         preempt_disable();
2447         drain_local_pages(NULL);
2448         preempt_enable();
2449 }
2450
2451 /*
2452  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2453  *
2454  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2455  *
2456  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2457  */
2458 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2459 {
2460         int cpu;
2461
2462         /*
2463          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2464          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2465          */
2466         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2467
2468         /*
2469          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2470          * initialized.
2471          */
2472         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2473                 return;
2474
2475         /* Workqueues cannot recurse */
2476         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2477                 return;
2478
2479         /*
2480          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2481          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2482          * the drain to be complete when the call returns.
2483          */
2484         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2485                 if (!zone)
2486                         return;
2487                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2488         }
2489
2490         /*
2491          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2492          * as offline notification will cause the notified
2493          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2494          * disables preemption as part of its processing
2495          */
2496         for_each_online_cpu(cpu) {
2497                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2498                 struct zone *z;
2499                 bool has_pcps = false;
2500
2501                 if (zone) {
2502                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2503                         if (pcp->pcp.count)
2504                                 has_pcps = true;
2505                 } else {
2506                         for_each_populated_zone(z) {
2507                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2508                                 if (pcp->pcp.count) {
2509                                         has_pcps = true;
2510                                         break;
2511                                 }
2512                         }
2513                 }
2514
2515                 if (has_pcps)
2516                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2517                 else
2518                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2519         }
2520
2521         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2522                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2523                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2524                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2525         }
2526         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2527                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2528
2529         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2530 }
2531
2532 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2533
2534 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2535 {
2536         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2537         unsigned long flags;
2538         unsigned int order, t;
2539         struct page *page;
2540
2541         if (zone_is_empty(zone))
2542                 return;
2543
2544         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2545
2546         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2547         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2548                 if (pfn_valid(pfn)) {
2549                         page = pfn_to_page(pfn);
2550
2551                         if (page_zone(page) != zone)
2552                                 continue;
2553
2554                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2555                                 swsusp_unset_page_free(page);
2556                 }
2557
2558         for_each_migratetype_order(order, t) {
2559                 list_for_each_entry(page,
2560                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2561                         unsigned long i;
2562
2563                         pfn = page_to_pfn(page);
2564                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2565                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2566                 }
2567         }
2568         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2569 }
2570 #endif /* CONFIG_PM */
2571
2572 /*
2573  * Free a 0-order page
2574  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2575  */
2576 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2577 {
2578         struct zone *zone = page_zone(page);
2579         struct per_cpu_pages *pcp;
2580         unsigned long flags;
2581         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2582         int migratetype;
2583
2584         if (!free_pcp_prepare(page))
2585                 return;
2586
2587         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2588         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2589         local_irq_save(flags);
2590         __count_vm_event(PGFREE);
2591
2592         /*
2593          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2594          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2595          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2596          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2597          * excessively into the page allocator
2598          */
2599         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2600                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2601                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2602                         goto out;
2603                 }
2604                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2605         }
2606
2607         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2608         if (!cold)
2609                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2610         else
2611                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2612         pcp->count++;
2613         if (pcp->count >= pcp->high) {
2614                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2615                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2616                 pcp->count -= batch;
2617         }
2618
2619 out:
2620         local_irq_restore(flags);
2621 }
2622
2623 /*
2624  * Free a list of 0-order pages
2625  */
2626 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2627 {
2628         struct page *page, *next;
2629
2630         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2631                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2632                 free_hot_cold_page(page, cold);
2633         }
2634 }
2635
2636 /*
2637  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2638  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2639  * Each sub-page must be freed individually.
2640  *
2641  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2642  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2643  */
2644 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2645 {
2646         int i;
2647
2648         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2649         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2650
2651 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2652         /*
2653          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2654          * otherwise free the whole shadow.
2655          */
2656         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2657                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2658 #endif
2659
2660         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2661                 set_page_refcounted(page + i);
2662         split_page_owner(page, order);
2663 }
2664 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2665
2666 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2667 {
2668         unsigned long watermark;
2669         struct zone *zone;
2670         int mt;
2671
2672         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2673
2674         zone = page_zone(page);
2675         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2676
2677         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2678                 /*
2679                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2680                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2681                  * watermark, because we already know our high-order page
2682                  * exists.
2683                  */
2684                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2685                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2686                         return 0;
2687
2688                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2689         }
2690
2691         /* Remove page from free list */
2692         list_del(&page->lru);
2693         zone->free_area[order].nr_free--;
2694         rmv_page_order(page);
2695
2696         /*
2697          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2698          * pageblock
2699          */
2700         if (order >= pageblock_order - 1) {
2701                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2702                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2703                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2704                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2705                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2706                                 set_pageblock_migratetype(page,
2707                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2708                 }
2709         }
2710
2711
2712         return 1UL << order;
2713 }
2714
2715 /*
2716  * Update NUMA hit/miss statistics
2717  *
2718  * Must be called with interrupts disabled.
2719  */
2720 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2721 {
2722 #ifdef CONFIG_NUMA
2723         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2724
2725         if (z->node != numa_node_id())
2726                 local_stat = NUMA_OTHER;
2727
2728         if (z->node == preferred_zone->node)
2729                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2730         else {
2731                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2732                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2733         }
2734         __inc_zone_state(z, local_stat);
2735 #endif
2736 }
2737
2738 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2739 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2740                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2741                         struct list_head *list)
2742 {
2743         struct page *page;
2744
2745         do {
2746                 if (list_empty(list)) {
2747                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2748                                         pcp->batch, list,
2749                                         migratetype, cold);
2750                         if (unlikely(list_empty(list)))
2751                                 return NULL;
2752                 }
2753
2754                 if (cold)
2755                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2756                 else
2757                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2758
2759                 list_del(&page->lru);
2760                 pcp->count--;
2761         } while (check_new_pcp(page));
2762
2763         return page;
2764 }
2765
2766 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2767 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2768                         struct zone *zone, unsigned int order,
2769                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2770 {
2771         struct per_cpu_pages *pcp;
2772         struct list_head *list;
2773         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2774         struct page *page;
2775         unsigned long flags;
2776
2777         local_irq_save(flags);
2778         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2779         list = &pcp->lists[migratetype];
2780         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2781         if (page) {
2782                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2783                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2784         }
2785         local_irq_restore(flags);
2786         return page;
2787 }
2788
2789 /*
2790  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2791  */
2792 static inline
2793 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2794                         struct zone *zone, unsigned int order,
2795                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2796                         int migratetype)
2797 {
2798         unsigned long flags;
2799         struct page *page;
2800
2801         if (likely(order == 0)) {
2802                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2803                                 gfp_flags, migratetype);
2804                 goto out;
2805         }
2806
2807         /*
2808          * We most definitely don't want callers attempting to
2809          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2810          */
2811         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2812         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2813
2814         do {
2815                 page = NULL;
2816                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2817                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2818                         if (page)
2819                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2820                 }
2821                 if (!page)
2822                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2823         } while (page && check_new_pages(page, order));
2824         spin_unlock(&zone->lock);
2825         if (!page)
2826                 goto failed;
2827         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2828                                   get_pcppage_migratetype(page));
2829
2830         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2831         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2832         local_irq_restore(flags);
2833
2834 out:
2835         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2836         return page;
2837
2838 failed:
2839         local_irq_restore(flags);
2840         return NULL;
2841 }
2842
2843 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2844
2845 static struct {
2846         struct fault_attr attr;
2847
2848         bool ignore_gfp_highmem;
2849         bool ignore_gfp_reclaim;
2850         u32 min_order;
2851 } fail_page_alloc = {
2852         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2853         .ignore_gfp_reclaim = true,
2854         .ignore_gfp_highmem = true,
2855         .min_order = 1,
2856 };
2857
2858 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2859 {
2860         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2861 }
2862 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2863
2864 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2865 {
2866         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2867                 return false;
2868         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2869                 return false;
2870         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2871                 return false;
2872         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2873                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2874                 return false;
2875
2876         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2877 }
2878
2879 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2880
2881 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2882 {
2883         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2884         struct dentry *dir;
2885
2886         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2887                                         &fail_page_alloc.attr);
2888         if (IS_ERR(dir))
2889                 return PTR_ERR(dir);
2890
2891         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2892                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2893                 goto fail;
2894         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2895                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2896                 goto fail;
2897         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2898                                 &fail_page_alloc.min_order))
2899                 goto fail;
2900
2901         return 0;
2902 fail:
2903         debugfs_remove_recursive(dir);
2904
2905         return -ENOMEM;
2906 }
2907
2908 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2909
2910 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2911
2912 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2913
2914 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2915 {
2916         return false;
2917 }
2918
2919 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2920
2921 /*
2922  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2923  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2924  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2925  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2926  */
2927 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2928                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2929                          long free_pages)
2930 {
2931         long min = mark;
2932         int o;
2933         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2934
2935         /* free_pages may go negative - that's OK */
2936         free_pages -= (1 << order) - 1;
2937
2938         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2939                 min -= min / 2;
2940
2941         /*
2942          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2943          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2944          * atomic reserve but it avoids a search.
2945          */
2946         if (likely(!alloc_harder))
2947                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2948         else
2949                 min -= min / 4;
2950
2951 #ifdef CONFIG_CMA
2952         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2953         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2954                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2955 #endif
2956
2957         /*
2958          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2959          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2960          * even if a suitable page happened to be free.
2961          */
2962         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2963                 return false;
2964
2965         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2966         if (!order)
2967                 return true;
2968
2969         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2970         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2971                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2972                 int mt;
2973
2974                 if (!area->nr_free)
2975                         continue;
2976
2977                 if (alloc_harder)
2978                         return true;
2979
2980                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2981                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2982                                 return true;
2983                 }
2984
2985 #ifdef CONFIG_CMA
2986                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2987                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2988                         return true;
2989                 }
2990 #endif
2991         }
2992         return false;
2993 }
2994
2995 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2996                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2997 {
2998         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2999                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3000 }
3001
3002 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3003                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3004 {
3005         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3006         long cma_pages = 0;
3007
3008 #ifdef CONFIG_CMA
3009         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3010         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3011                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3012 #endif
3013
3014         /*
3015          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3016          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3017          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3018          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3019          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3020          */
3021         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3022                 return true;
3023
3024         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3025                                         free_pages);
3026 }
3027
3028 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3029                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3030 {
3031         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3032
3033         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3034                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3035
3036         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3037                                                                 free_pages);
3038 }
3039
3040 #ifdef CONFIG_NUMA
3041 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3042 {
3043         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3044                                 RECLAIM_DISTANCE;
3045 }
3046 #else   /* CONFIG_NUMA */
3047 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3048 {
3049         return true;
3050 }
3051 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3052
3053 /*
3054  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3055  * a page.
3056  */
3057 static struct page *
3058 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3059                                                 const struct alloc_context *ac)
3060 {
3061         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3062         struct zone *zone;
3063         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3064
3065         /*
3066          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3067          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3068          */
3069         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3070                                                                 ac->nodemask) {
3071                 struct page *page;
3072                 unsigned long mark;
3073
3074                 if (cpusets_enabled() &&
3075                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3076                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3077                                 continue;
3078                 /*
3079                  * When allocating a page cache page for writing, we
3080                  * want to get it from a node that is within its dirty
3081                  * limit, such that no single node holds more than its
3082                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3083                  * The dirty limits take into account the node's
3084                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3085                  * should be able to balance it without having to
3086                  * write pages from its LRU list.
3087                  *
3088                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3089                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3090                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3091                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3092                  * nodes are together not big enough to reach the
3093                  * global limit.  The proper fix for these situations
3094                  * will require awareness of nodes in the
3095                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3096                  */
3097                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3098                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3099                                 continue;
3100
3101                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3102                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3103                                 continue;
3104                         }
3105                 }
3106
3107                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3108                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3109                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3110                         int ret;
3111
3112                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3113                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3114                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3115                                 goto try_this_zone;
3116
3117                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3118                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3119                                 continue;
3120
3121                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3122                         switch (ret) {
3123                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3124                                 /* did not scan */
3125                                 continue;
3126                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3127                                 /* scanned but unreclaimable */
3128                                 continue;
3129                         default:
3130                                 /* did we reclaim enough */
3131                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3132                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3133                                         goto try_this_zone;
3134
3135                                 continue;
3136                         }
3137                 }
3138
3139 try_this_zone:
3140                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3141                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3142                 if (page) {
3143                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3144
3145                         /*
3146                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3147                          * if the pageblock should be reserved for the future
3148                          */
3149                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3150                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3151
3152                         return page;
3153                 }
3154         }
3155
3156         return NULL;
3157 }
3158
3159 /*
3160  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3161  * meminfo in irq context.
3162  */
3163 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3164 {
3165         bool ret = false;
3166
3167 #if NODES_SHIFT > 8
3168         ret = in_interrupt();
3169 #endif
3170         return ret;
3171 }
3172
3173 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3174 {
3175         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3176         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3177
3178         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3179                 return;
3180
3181         /*
3182          * This documents exceptions given to allocations in certain
3183          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3184          * of allowed nodes.
3185          */
3186         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3187                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3188                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3189                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3190         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3191                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3192
3193         show_mem(filter, nodemask);
3194 }
3195
3196 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3197 {
3198         struct va_format vaf;
3199         va_list args;
3200         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3201                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3202
3203         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3204                 return;
3205
3206         pr_warn("%s: ", current->comm);
3207
3208         va_start(args, fmt);
3209         vaf.fmt = fmt;
3210         vaf.va = &args;
3211         pr_cont("%pV", &vaf);
3212         va_end(args);
3213
3214         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3215         if (nodemask)
3216                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3217         else
3218                 pr_cont("(null)\n");
3219
3220         cpuset_print_current_mems_allowed();
3221
3222         dump_stack();
3223         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3224 }
3225
3226 static inline struct page *
3227 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3228                               unsigned int alloc_flags,
3229                               const struct alloc_context *ac)
3230 {
3231         struct page *page;
3232
3233         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3234                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3235         /*
3236          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3237          * are depleted
3238          */
3239         if (!page)
3240                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3241                                 alloc_flags, ac);
3242
3243         return page;
3244 }
3245
3246 static inline struct page *
3247 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3248         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3249 {
3250         struct oom_control oc = {
3251                 .zonelist = ac->zonelist,
3252                 .nodemask = ac->nodemask,
3253                 .memcg = NULL,
3254                 .gfp_mask = gfp_mask,
3255                 .order = order,
3256         };
3257         struct page *page;
3258
3259         *did_some_progress = 0;
3260
3261         /*
3262          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3263          * making progress for us.
3264          */
3265         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3266                 *did_some_progress = 1;
3267                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3268                 return NULL;
3269         }
3270
3271         /*
3272          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3273          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3274          * we're still under heavy pressure.
3275          */
3276         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3277                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3278         if (page)
3279                 goto out;
3280
3281         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3282         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3283                 goto out;
3284         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3285         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3286                 goto out;
3287         /*
3288          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3289          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3290          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3291          * fallback than shooting a random task.
3292          */
3293         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3294                 goto out;
3295         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3296         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3297                 goto out;
3298         if (pm_suspended_storage())
3299                 goto out;
3300         /*
3301          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3302          * other request to make a forward progress.
3303          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3304          * do much for this context but let's try it to at least get
3305          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3306          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3307          * failures more gracefully we should just bail out here.
3308          */
3309
3310         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3311         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3312                 goto out;
3313
3314         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3315         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3316                 *did_some_progress = 1;
3317
3318                 /*
3319                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3320                  * reserves
3321                  */
3322                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3323                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3324                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3325         }
3326 out:
3327         mutex_unlock(&oom_lock);
3328         return page;
3329 }
3330
3331 /*
3332  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3333  * killer is consider as the only way to move forward.
3334  */
3335 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3336
3337 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3338 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3339 static struct page *
3340 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3341                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3342                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3343 {
3344         struct page *page;
3345         unsigned int noreclaim_flag;
3346
3347         if (!order)
3348                 return NULL;
3349
3350         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3351         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3352                                                                         prio);
3353         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3354
3355         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3356                 return NULL;
3357
3358         /*
3359          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3360          * count a compaction stall
3361          */
3362         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3363
3364         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3365
3366         if (page) {
3367                 struct zone *zone = page_zone(page);
3368
3369                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3370                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3371                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3372                 return page;
3373         }
3374
3375         /*
3376          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3377          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3378          */
3379         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3380
3381         cond_resched();
3382
3383         return NULL;
3384 }
3385
3386 static inline bool
3387 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3388                      enum compact_result compact_result,
3389                      enum compact_priority *compact_priority,
3390                      int *compaction_retries)
3391 {
3392         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3393         int min_priority;
3394         bool ret = false;
3395         int retries = *compaction_retries;
3396         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3397
3398         if (!order)
3399                 return false;
3400
3401         if (compaction_made_progress(compact_result))
3402                 (*compaction_retries)++;
3403
3404         /*
3405          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3406          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3407          * failure could be caused by insufficient priority
3408          */
3409         if (compaction_failed(compact_result))
3410                 goto check_priority;
3411
3412         /*
3413          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3414          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3415          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3416          * compaction.
3417          */
3418         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3419                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3420                 goto out;
3421         }
3422
3423         /*
3424          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3425          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3426          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3427          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3428          * would need much more detailed feedback from compaction to
3429          * make a better decision.
3430          */
3431         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3432                 max_retries /= 4;
3433         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3434                 ret = true;
3435                 goto out;
3436         }
3437
3438         /*
3439          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3440          * all retries or failed at the lower priorities.
3441          */
3442 check_priority:
3443         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3444                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3445
3446         if (*compact_priority > min_priority) {
3447                 (*compact_priority)--;
3448                 *compaction_retries = 0;
3449                 ret = true;
3450         }
3451 out:
3452         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3453         return ret;
3454 }
3455 #else
3456 static inline struct page *
3457 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3458                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3459                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3460 {
3461         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3462         return NULL;
3463 }
3464
3465 static inline bool
3466 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3467                      enum compact_result compact_result,
3468                      enum compact_priority *compact_priority,
3469                      int *compaction_retries)
3470 {
3471         struct zone *zone;
3472         struct zoneref *z;
3473
3474         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3475                 return false;
3476
3477         /*
3478          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3479          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3480          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3481          * watermarks are OK.
3482          */
3483         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3484                                         ac->nodemask) {
3485                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3486                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3487                         return true;
3488         }
3489         return false;
3490 }
3491 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3492
3493 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3494 static int
3495 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3496                                         const struct alloc_context *ac)
3497 {
3498         struct reclaim_state reclaim_state;
3499         int progress;
3500         unsigned int noreclaim_flag;
3501
3502         cond_resched();
3503
3504         /* We now go into synchronous reclaim */
3505         cpuset_memory_pressure_bump();
3506         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3507         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3508         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3509         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3510
3511         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3512                                                                 ac->nodemask);
3513
3514         current->reclaim_state = NULL;
3515         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3516         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3517
3518         cond_resched();
3519
3520         return progress;
3521 }
3522
3523 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3524 static inline struct page *
3525 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3526                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3527                 unsigned long *did_some_progress)
3528 {
3529         struct page *page = NULL;
3530         bool drained = false;
3531
3532         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3533         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3534                 return NULL;
3535
3536 retry:
3537         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3538
3539         /*
3540          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3541          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3542          * Shrink them them and try again
3543          */
3544         if (!page && !drained) {
3545                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3546                 drain_all_pages(NULL);
3547                 drained = true;
3548                 goto retry;
3549         }
3550
3551         return page;
3552 }
3553
3554 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3555 {
3556         struct zoneref *z;
3557         struct zone *zone;
3558         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3559
3560         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3561                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3562                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3563                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3564                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3565         }
3566 }
3567
3568 static inline unsigned int
3569 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3570 {
3571         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3572
3573         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3574         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3575
3576         /*
3577          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3578          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3579          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3580          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3581          */
3582         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3583
3584         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3585                 /*
3586                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3587                  * if it can't schedule.
3588                  */
3589                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3590                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3591                 /*
3592                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3593                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3594                  */
3595                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3596         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3597                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3598
3599 #ifdef CONFIG_CMA
3600         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3601                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3602 #endif
3603         return alloc_flags;
3604 }
3605
3606 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3607 {
3608         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3609                 return false;
3610
3611         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3612                 return true;
3613         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3614                 return true;
3615         if (!in_interrupt() &&
3616                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3617                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3618                 return true;
3619
3620         return false;
3621 }
3622
3623 /*
3624  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3625  * for the given allocation request.
3626  *
3627  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3628  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3629  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3630  *
3631  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3632  */
3633 static inline bool
3634 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3635                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3636                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3637 {
3638         struct zone *zone;
3639         struct zoneref *z;
3640
3641         /*
3642          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3643          * their order will become available due to high fragmentation so
3644          * always increment the no progress counter for them
3645          */
3646         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3647                 *no_progress_loops = 0;
3648         else
3649                 (*no_progress_loops)++;
3650
3651         /*
3652          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3653          * several times in the row.
3654          */
3655         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3656                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3657                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3658         }
3659
3660         /*
3661          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3662          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3663          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3664          * screwed and have to go OOM.
3665          */
3666         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3667                                         ac->nodemask) {
3668                 unsigned long available;
3669                 unsigned long reclaimable;
3670                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3671                 bool wmark;
3672
3673                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3674                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3675
3676                 /*
3677                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3678                  * reclaimable pages?
3679                  */
3680                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3681                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3682                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3683                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3684                 if (wmark) {
3685                         /*
3686                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3687                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3688                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3689                          * prevent from pre mature OOM
3690                          */
3691                         if (!did_some_progress) {
3692                                 unsigned long write_pending;
3693
3694                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3695                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3696
3697                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3698                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3699                                         return true;
3700                                 }
3701                         }
3702
3703                         /*
3704                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3705                          * context and the current implementation of the WQ
3706                          * concurrency control doesn't recognize that
3707                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3708                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3709                          * do a short sleep here rather than calling
3710                          * cond_resched().
3711                          */
3712                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3713                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3714                         else
3715                                 cond_resched();
3716
3717                         return true;
3718                 }
3719         }
3720
3721         return false;
3722 }
3723
3724 static inline bool
3725 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3726 {
3727         /*
3728          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3729          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3730          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3731          * such a way the check therein was true, and then it became false
3732          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3733          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3734          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3735          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3736          * caller can deal with a violated nodemask.
3737          */
3738         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3739                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3740                 ac->nodemask = NULL;
3741                 return true;
3742         }
3743
3744         /*
3745          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3746          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3747          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3748          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3749          * retry.
3750          */
3751         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3752                 return true;
3753
3754         return false;
3755 }
3756
3757 static inline struct page *
3758 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3759                                                 struct alloc_context *ac)
3760 {
3761         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3762         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3763         struct page *page = NULL;
3764         unsigned int alloc_flags;
3765         unsigned long did_some_progress;
3766         enum compact_priority compact_priority;
3767         enum compact_result compact_result;
3768         int compaction_retries;
3769         int no_progress_loops;
3770         unsigned long alloc_start = jiffies;
3771         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3772         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3773
3774         /*
3775          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3776          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3777          * be using allocators in order of preference for an area that is
3778          * too large.
3779          */
3780         if (order >= MAX_ORDER) {
3781                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3782                 return NULL;
3783         }
3784
3785         /*
3786          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3787          * callers that are not in atomic context.
3788          */
3789         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3790                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3791                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3792
3793 retry_cpuset:
3794         compaction_retries = 0;
3795         no_progress_loops = 0;
3796         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3797         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3798
3799         /*
3800          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3801          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3802          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3803          */
3804         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3805
3806         /*
3807          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3808          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3809          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3810          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3811          */
3812         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3813                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3814         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3815                 goto nopage;
3816
3817         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3818                 wake_all_kswapds(order, ac);
3819
3820         /*
3821          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3822          * that first
3823          */
3824         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3825         if (page)
3826                 goto got_pg;
3827
3828         /*
3829          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3830          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3831          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3832          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3833          * same migratetype.
3834          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3835          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3836          */
3837         if (can_direct_reclaim &&
3838                         (costly_order ||
3839                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3840                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3841                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3842                                                 alloc_flags, ac,
3843                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3844                                                 &compact_result);
3845                 if (page)
3846                         goto got_pg;
3847
3848                 /*
3849                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3850                  * includes THP page fault allocations
3851                  */
3852                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3853                         /*
3854                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3855                          * it is because sync compaction recently failed. If
3856                          * this is the case and the caller requested a THP
3857                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3858                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3859                          * direct reclaim.
3860                          */
3861                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3862                                 goto nopage;
3863
3864                         /*
3865                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3866                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3867                          * using async compaction.
3868                          */
3869                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3870                 }
3871         }
3872
3873 retry:
3874         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3875         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3876                 wake_all_kswapds(order, ac);
3877
3878         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3879                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3880
3881         /*
3882          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3883          * These allocations are high priority and system rather than user
3884          * orientated.
3885          */
3886         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3887                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3888                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3889                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3890         }
3891
3892         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3893         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3894         if (page)
3895                 goto got_pg;
3896
3897         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3898         if (!can_direct_reclaim)
3899                 goto nopage;
3900
3901         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3902         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3903                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3904                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3905                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3906                 stall_timeout += 10 * HZ;
3907         }
3908
3909         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3910         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3911                 goto nopage;
3912
3913         /* Try direct reclaim and then allocating */
3914         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3915                                                         &did_some_progress);
3916         if (page)
3917                 goto got_pg;
3918
3919         /* Try direct compaction and then allocating */
3920         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3921                                         compact_priority, &compact_result);
3922         if (page)
3923                 goto got_pg;
3924
3925         /* Do not loop if specifically requested */
3926         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3927                 goto nopage;
3928
3929         /*
3930          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3931          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
3932          */
3933         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
3934                 goto nopage;
3935
3936         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3937                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3938                 goto retry;
3939
3940         /*
3941          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3942          * reclaim is not able to make any progress because the current
3943          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3944          * of free memory (see __compaction_suitable)
3945          */
3946         if (did_some_progress > 0 &&
3947                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3948                                 compact_result, &compact_priority,
3949                                 &compaction_retries))
3950                 goto retry;
3951
3952
3953         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
3954         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3955                 goto retry_cpuset;
3956
3957         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3958         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3959         if (page)
3960                 goto got_pg;
3961
3962         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3963         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
3964             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
3965              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
3966                 goto nopage;
3967
3968         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3969         if (did_some_progress) {
3970                 no_progress_loops = 0;
3971                 goto retry;
3972         }
3973
3974 nopage:
3975         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
3976         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3977                 goto retry_cpuset;
3978
3979         /*
3980          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
3981          * we always retry
3982          */
3983         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3984                 /*
3985                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3986                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
3987                  */
3988                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
3989                         goto fail;
3990
3991                 /*
3992                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
3993                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3994                  * for somebody to do a work for us
3995                  */
3996                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
3997
3998                 /*
3999                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4000                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4001                  * so that we can identify them and convert them to something
4002                  * else.
4003                  */
4004                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4005
4006                 /*
4007                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4008                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4009                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4010                  * the situation worse
4011                  */
4012                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4013                 if (page)
4014                         goto got_pg;
4015
4016                 cond_resched();
4017                 goto retry;
4018         }
4019 fail:
4020         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4021                         "page allocation failure: order:%u", order);
4022 got_pg:
4023         return page;
4024 }
4025
4026 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4027                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4028                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4029                 unsigned int *alloc_flags)
4030 {
4031         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4032         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4033         ac->nodemask = nodemask;
4034         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4035
4036         if (cpusets_enabled()) {
4037                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4038                 if (!ac->nodemask)
4039                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4040                 else
4041                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4042         }
4043
4044         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
4045
4046         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4047
4048         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4049                 return false;
4050
4051         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4052                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4053
4054         return true;
4055 }
4056
4057 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4058 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4059                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4060 {
4061         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4062         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4063
4064         /*
4065          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4066          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4067          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4068          */
4069         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4070                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4071 }
4072
4073 /*
4074  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4075  */
4076 struct page *
4077 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4078                                                         nodemask_t *nodemask)
4079 {
4080         struct page *page;
4081         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4082         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4083         struct alloc_context ac = { };
4084
4085         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4086         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4087                 return NULL;
4088
4089         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4090
4091         /* First allocation attempt */
4092         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4093         if (likely(page))
4094                 goto out;
4095
4096         /*
4097          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4098          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4099          * from a particular context which has been marked by
4100          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4101          */
4102         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4103         ac.spread_dirty_pages = false;
4104
4105         /*
4106          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4107          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4108          */
4109         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4110                 ac.nodemask = nodemask;
4111
4112         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4113
4114 out:
4115         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4116             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4117                 __free_pages(page, order);
4118                 page = NULL;
4119         }
4120
4121         if (kmemcheck_enabled && page)
4122                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4123
4124         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4125
4126         return page;
4127 }
4128 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4129
4130 /*
4131  * Common helper functions.
4132  */
4133 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4134 {
4135         struct page *page;
4136
4137         /*
4138          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4139          * a highmem page
4140          */
4141         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4142
4143         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4144         if (!page)
4145                 return 0;
4146         return (unsigned long) page_address(page);
4147 }
4148 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4149
4150 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4151 {
4152         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4153 }
4154 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4155
4156 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4157 {
4158         if (put_page_testzero(page)) {
4159                 if (order == 0)
4160                         free_hot_cold_page(page, false);
4161                 else
4162                         __free_pages_ok(page, order);
4163         }
4164 }
4165
4166 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4167
4168 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4169 {
4170         if (addr != 0) {
4171                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4172                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4173         }
4174 }
4175
4176 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4177
4178 /*
4179  * Page Fragment:
4180  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4181  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4182  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4183  *
4184  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4185  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4186  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4187  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4188  */
4189 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4190                                              gfp_t gfp_mask)
4191 {
4192         struct page *page = NULL;
4193         gfp_t gfp = gfp_mask;
4194
4195 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4196         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4197                     __GFP_NOMEMALLOC;
4198         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4199                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4200         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4201 #endif
4202         if (unlikely(!page))
4203                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4204
4205         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4206
4207         return page;
4208 }
4209
4210 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4211 {
4212         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4213
4214         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4215                 unsigned int order = compound_order(page);
4216
4217                 if (order == 0)
4218                         free_hot_cold_page(page, false);
4219                 else
4220                         __free_pages_ok(page, order);
4221         }
4222 }
4223 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4224
4225 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4226                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4227 {
4228         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4229         struct page *page;
4230         int offset;
4231
4232         if (unlikely(!nc->va)) {
4233 refill:
4234                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4235                 if (!page)
4236                         return NULL;
4237
4238 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4239                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4240                 size = nc->size;
4241 #endif
4242                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4243                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4244                  */
4245                 page_ref_add(page, size - 1);
4246
4247                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4248                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4249                 nc->pagecnt_bias = size;
4250                 nc->offset = size;
4251         }
4252
4253         offset = nc->offset - fragsz;
4254         if (unlikely(offset < 0)) {
4255                 page = virt_to_page(nc->va);
4256
4257                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4258                         goto refill;
4259
4260 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4261                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4262                 size = nc->size;
4263 #endif
4264                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4265                 set_page_count(page, size);
4266
4267                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4268                 nc->pagecnt_bias = size;
4269                 offset = size - fragsz;
4270         }
4271
4272         nc->pagecnt_bias--;
4273         nc->offset = offset;
4274
4275         return nc->va + offset;
4276 }
4277 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4278
4279 /*
4280  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4281  */
4282 void page_frag_free(void *addr)
4283 {
4284         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4285
4286         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4287                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4288 }
4289 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4290
4291 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4292                 size_t size)
4293 {
4294         if (addr) {
4295                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4296                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4297
4298                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4299                 while (used < alloc_end) {
4300                         free_page(used);
4301                         used += PAGE_SIZE;
4302                 }
4303         }
4304         return (void *)addr;
4305 }
4306
4307 /**
4308  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4309  * @size: the number of bytes to allocate
4310  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4311  *
4312  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4313  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4314  * allocate memory in power-of-two pages.
4315  *
4316  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4317  *
4318  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4319  */
4320 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4321 {
4322         unsigned int order = get_order(size);
4323         unsigned long addr;
4324
4325         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4326         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4327 }
4328 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4329
4330 /**
4331  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4332  *                         pages on a node.
4333  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4334  * @size: the number of bytes to allocate
4335  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4336  *
4337  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4338  * back.
4339  */
4340 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4341 {
4342         unsigned int order = get_order(size);
4343         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4344         if (!p)
4345                 return NULL;
4346         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4347 }
4348
4349 /**
4350  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4351  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4352  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4353  *
4354  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4355  */
4356 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4357 {
4358         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4359         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4360
4361         while (addr < end) {
4362                 free_page(addr);
4363                 addr += PAGE_SIZE;
4364         }
4365 }
4366 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4367
4368 /**
4369  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4370  * @offset: The zone index of the highest zone
4371  *
4372  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4373  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4374  * zone, the number of pages is calculated as:
4375  *
4376  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4377  */
4378 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4379 {
4380         struct zoneref *z;
4381         struct zone *zone;
4382
4383         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4384         unsigned long sum = 0;
4385
4386         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4387
4388         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4389                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4390                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4391                 if (size > high)
4392                         sum += size - high;
4393         }
4394
4395         return sum;
4396 }
4397
4398 /**
4399  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4400  *
4401  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4402  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4403  */
4404 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4405 {
4406         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4407 }
4408 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4409
4410 /**
4411  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4412  *
4413  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4414  * high watermark within all zones.
4415  */
4416 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4417 {
4418         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4419 }
4420
4421 static inline void show_node(struct zone *zone)
4422 {
4423         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4424                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4425 }
4426
4427 long si_mem_available(void)
4428 {
4429         long available;
4430         unsigned long pagecache;
4431         unsigned long wmark_low = 0;
4432         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4433         struct zone *zone;
4434         int lru;
4435
4436         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4437                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4438
4439         for_each_zone(zone)
4440                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4441
4442         /*
4443          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4444          * without causing swapping.
4445          */
4446         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4447
4448         /*
4449          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4450          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4451          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4452          */
4453         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4454         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4455         available += pagecache;
4456
4457         /*
4458          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4459          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4460          */
4461         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4462                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4463
4464         if (available < 0)
4465                 available = 0;
4466         return available;
4467 }
4468 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4469
4470 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4471 {
4472         val->totalram = totalram_pages;
4473         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4474         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4475         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4476         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4477         val->freehigh = nr_free_highpages();
4478         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4479 }
4480
4481 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4482
4483 #ifdef CONFIG_NUMA
4484 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4485 {
4486         int zone_type;          /* needs to be signed */
4487         unsigned long managed_pages = 0;
4488         unsigned long managed_highpages = 0;
4489         unsigned long free_highpages = 0;
4490         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4491
4492         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4493                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4494         val->totalram = managed_pages;
4495         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4496         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4497 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4498         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4499                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4500
4501                 if (is_highmem(zone)) {
4502                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4503                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4504                 }
4505         }
4506         val->totalhigh = managed_highpages;
4507         val->freehigh = free_highpages;
4508 #else
4509         val->totalhigh = managed_highpages;
4510         val->freehigh = free_highpages;
4511 #endif
4512         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4513 }
4514 #endif
4515
4516 /*
4517  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4518  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4519  */
4520 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4521 {
4522         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4523                 return false;
4524
4525         /*
4526          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4527          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4528          * have to be precise here.
4529          */
4530         if (!nodemask)
4531                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4532
4533         return !node_isset(nid, *nodemask);
4534 }
4535
4536 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4537
4538 static void show_migration_types(unsigned char type)
4539 {
4540         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4541                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4542                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4543                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4544                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4545 #ifdef CONFIG_CMA
4546                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4547 #endif
4548 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4549                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4550 #endif
4551         };
4552         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4553         char *p = tmp;
4554         int i;
4555
4556         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4557                 if (type & (1 << i))
4558                         *p++ = types[i];
4559         }
4560
4561         *p = '\0';
4562         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4563 }
4564
4565 /*
4566  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4567  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4568  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4569  *
4570  * Bits in @filter:
4571  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4572  *   cpuset.
4573  */
4574 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4575 {
4576         unsigned long free_pcp = 0;
4577         int cpu;
4578         struct zone *zone;
4579         pg_data_t *pgdat;
4580
4581         for_each_populated_zone(zone) {
4582                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4583                         continue;
4584
4585                 for_each_online_cpu(cpu)
4586                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4587         }
4588
4589         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4590                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4591                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4592                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4593                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4594                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4595                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4596                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4597                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4598                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4599                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4600                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4601                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4602                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4603                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4604                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4605                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4606                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4607                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4608                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4609                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4610                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4611                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4612                 free_pcp,
4613                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4614
4615         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4616                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4617                         continue;
4618
4619                 printk("Node %d"
4620                         " active_anon:%lukB"
4621                         " inactive_anon:%lukB"
4622                         " active_file:%lukB"
4623                         " inactive_file:%lukB"
4624                         " unevictable:%lukB"
4625                         " isolated(anon):%lukB"
4626                         " isolated(file):%lukB"
4627                         " mapped:%lukB"
4628                         " dirty:%lukB"
4629                         " writeback:%lukB"
4630                         " shmem:%lukB"
4631 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4632                         " shmem_thp: %lukB"
4633                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4634                         " anon_thp: %lukB"
4635 #endif
4636                         " writeback_tmp:%lukB"
4637                         " unstable:%lukB"
4638                         " all_unreclaimable? %s"
4639                         "\n",
4640                         pgdat->node_id,
4641                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4642                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4643                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4644                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4645                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4646                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4647                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4648                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4649                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4650                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4651                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4652 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4653                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4654                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4655                                         * HPAGE_PMD_NR),
4656                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4657 #endif
4658                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4659                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4660                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4661                                 "yes" : "no");
4662         }
4663
4664         for_each_populated_zone(zone) {
4665                 int i;
4666
4667                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4668                         continue;
4669
4670                 free_pcp = 0;
4671                 for_each_online_cpu(cpu)
4672                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4673
4674                 show_node(zone);
4675                 printk(KERN_CONT
4676                         "%s"
4677                         " free:%lukB"
4678                         " min:%lukB"
4679                         " low:%lukB"
4680                         " high:%lukB"
4681                         " active_anon:%lukB"
4682                         " inactive_anon:%lukB"
4683                         " active_file:%lukB"
4684                         " inactive_file:%lukB"
4685                         " unevictable:%lukB"
4686                         " writepending:%lukB"
4687                         " present:%lukB"
4688                         " managed:%lukB"
4689                         " mlocked:%lukB"
4690                         " kernel_stack:%lukB"
4691                         " pagetables:%lukB"
4692                         " bounce:%lukB"
4693                         " free_pcp:%lukB"
4694                         " local_pcp:%ukB"
4695                         " free_cma:%lukB"
4696                         "\n",
4697                         zone->name,
4698                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4699                         K(min_wmark_pages(zone)),
4700                         K(low_wmark_pages(zone)),
4701                         K(high_wmark_pages(zone)),
4702                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4703                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4704                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4705                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4706                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4707                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4708                         K(zone->present_pages),
4709                         K(zone->managed_pages),
4710                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4711                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4712                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4713                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4714                         K(free_pcp),
4715                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4716                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4717                 printk("lowmem_reserve[]:");
4718                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4719                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4720                 printk(KERN_CONT "\n");
4721         }
4722
4723         for_each_populated_zone(zone) {
4724                 unsigned int order;
4725                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4726                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4727
4728                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4729                         continue;
4730                 show_node(zone);
4731                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4732
4733                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4734                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4735                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4736                         int type;
4737
4738                         nr[order] = area->nr_free;
4739                         total += nr[order] << order;
4740
4741                         types[order] = 0;
4742                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4743                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4744                                         types[order] |= 1 << type;
4745                         }
4746                 }
4747                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4748                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4749                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4750                                nr[order], K(1UL) << order);
4751                         if (nr[order])
4752                                 show_migration_types(types[order]);
4753                 }
4754                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4755         }
4756
4757         hugetlb_show_meminfo();
4758
4759         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4760
4761         show_swap_cache_info();
4762 }
4763
4764 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4765 {
4766         zoneref->zone = zone;
4767         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4768 }
4769
4770 /*
4771  * Builds allocation fallback zone lists.
4772  *
4773  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4774  */
4775 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4776                                 int nr_zones)
4777 {
4778         struct zone *zone;
4779         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4780
4781         do {
4782                 zone_type--;
4783                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4784                 if (managed_zone(zone)) {
4785                         zoneref_set_zone(zone,
4786                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4787                         check_highest_zone(zone_type);
4788                 }
4789         } while (zone_type);
4790
4791         return nr_zones;
4792 }
4793
4794
4795 /*
4796  *  zonelist_order:
4797  *  0 = automatic detection of better ordering.
4798  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4799  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4800  *
4801  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4802  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4803  */
4804 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4805 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4806 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4807
4808 /* zonelist order in the kernel.
4809  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4810  */
4811 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4812 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4813
4814
4815 #ifdef CONFIG_NUMA
4816 /* The value user specified ....changed by config */
4817 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4818 /* string for sysctl */
4819 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4820 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4821
4822 /*
4823  * interface for configure zonelist ordering.
4824  * command line option "numa_zonelist_order"
4825  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4826  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4827  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4828  */
4829
4830 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4831 {
4832         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4833                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4834         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4835                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4836         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4837                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4838         } else {
4839                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4840                 return -EINVAL;
4841         }
4842         return 0;
4843 }
4844
4845 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4846 {
4847         int ret;
4848
4849         if (!s)
4850                 return 0;
4851
4852         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4853         if (ret == 0)
4854                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4855
4856         return ret;
4857 }
4858 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4859
4860 /*
4861  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4862  */
4863 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4864                 void __user *buffer, size_t *length,
4865                 loff_t *ppos)
4866 {
4867         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4868         int ret;
4869         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4870
4871         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4872         if (write) {
4873                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4874                         ret = -EINVAL;
4875                         goto out;
4876                 }
4877                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4878         }
4879         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4880         if (ret)
4881                 goto out;
4882         if (write) {
4883                 int oldval = user_zonelist_order;
4884
4885                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4886                 if (ret) {
4887                         /*
4888                          * bogus value.  restore saved string
4889                          */
4890                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4891                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4892                         user_zonelist_order = oldval;
4893                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4894                         mem_hotplug_begin();
4895                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4896                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4897                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4898                         mem_hotplug_done();
4899                 }
4900         }
4901 out:
4902         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4903         return ret;
4904 }
4905
4906
4907 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4908 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4909
4910 /**
4911  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4912  * @node: node whose fallback list we're appending
4913  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4914  *
4915  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4916  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4917  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4918  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4919  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4920  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4921  * on them otherwise.
4922  * It returns -1 if no node is found.
4923  */
4924 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4925 {
4926         int n, val;
4927         int min_val = INT_MAX;
4928         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4929         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4930
4931         /* Use the local node if we haven't already */
4932         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4933                 node_set(node, *used_node_mask);
4934                 return node;
4935         }
4936
4937         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4938
4939                 /* Don't want a node to appear more than once */
4940                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4941                         continue;
4942
4943                 /* Use the distance array to find the distance */
4944                 val = node_distance(node, n);
4945
4946                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4947                 val += (n < node);
4948
4949                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4950                 tmp = cpumask_of_node(n);
4951                 if (!cpumask_empty(tmp))
4952                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4953
4954                 /* Slight preference for less loaded node */
4955                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4956                 val += node_load[n];
4957
4958                 if (val < min_val) {
4959                         min_val = val;
4960                         best_node = n;
4961                 }
4962         }
4963
4964         if (best_node >= 0)
4965                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4966
4967         return best_node;
4968 }
4969
4970
4971 /*
4972  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4973  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4974  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4975  */
4976 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4977 {
4978         int j;
4979         struct zonelist *zonelist;
4980
4981         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4982         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4983                 ;
4984         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4985         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4986         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4987 }
4988
4989 /*
4990  * Build gfp_thisnode zonelists
4991  */
4992 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4993 {
4994         int j;
4995         struct zonelist *zonelist;
4996
4997         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4998         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4999         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5000         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5001 }
5002
5003 /*
5004  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5005  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5006  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5007  * may still exist in local DMA zone.
5008  */
5009 static int node_order[MAX_NUMNODES];
5010
5011 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
5012 {
5013         int pos, j, node;
5014         int zone_type;          /* needs to be signed */
5015         struct zone *z;
5016         struct zonelist *zonelist;
5017
5018         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5019         pos = 0;
5020         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
5021                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
5022                         node = node_order[j];
5023                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
5024                         if (managed_zone(z)) {
5025                                 zoneref_set_zone(z,
5026                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
5027                                 check_highest_zone(zone_type);
5028                         }
5029                 }
5030         }
5031         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
5032         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
5033 }
5034
5035 #if defined(CONFIG_64BIT)
5036 /*
5037  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
5038  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
5039  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
5040  */
5041 static int default_zonelist_order(void)
5042 {
5043         return ZONELIST_ORDER_NODE;
5044 }
5045 #else
5046 /*
5047  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
5048  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
5049  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
5050  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
5051  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
5052  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
5053  */
5054 static int default_zonelist_order(void)
5055 {
5056         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
5057 }
5058 #endif /* CONFIG_64BIT */
5059
5060 static void set_zonelist_order(void)
5061 {
5062         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
5063                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
5064         else
5065                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
5066 }
5067
5068 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5069 {
5070         int i, node, load;
5071         nodemask_t used_mask;
5072         int local_node, prev_node;
5073         struct zonelist *zonelist;
5074         unsigned int order = current_zonelist_order;
5075
5076         /* initialize zonelists */
5077         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5078                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5079                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5080                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5081         }
5082
5083         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5084         local_node = pgdat->node_id;
5085         load = nr_online_nodes;
5086         prev_node = local_node;
5087         nodes_clear(used_mask);
5088
5089         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5090         i = 0;
5091
5092         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5093                 /*
5094                  * We don't want to pressure a particular node.
5095                  * So adding penalty to the first node in same
5096                  * distance group to make it round-robin.
5097                  */
5098                 if (node_distance(local_node, node) !=
5099                     node_distance(local_node, prev_node))
5100                         node_load[node] = load;
5101
5102                 prev_node = node;
5103                 load--;
5104                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5105                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5106                 else
5107                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5108         }
5109
5110         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5111                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5112                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5113         }
5114
5115         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5116 }
5117
5118 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5119 /*
5120  * Return node id of node used for "local" allocations.
5121  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5122  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5123  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5124  */
5125 int local_memory_node(int node)
5126 {
5127         struct zoneref *z;
5128
5129         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5130                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5131                                    NULL);
5132         return z->zone->node;
5133 }
5134 #endif
5135
5136 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5137 static void setup_min_slab_ratio(void);
5138 #else   /* CONFIG_NUMA */
5139
5140 static void set_zonelist_order(void)
5141 {
5142         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5143 }
5144
5145 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5146 {
5147         int node, local_node;
5148         enum zone_type j;
5149         struct zonelist *zonelist;
5150
5151         local_node = pgdat->node_id;
5152
5153         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5154         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5155
5156         /*
5157          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5158          * of all the other nodes.
5159          * We don't want to pressure a particular node, so when
5160          * building the zones for node N, we make sure that the
5161          * zones coming right after the local ones are those from
5162          * node N+1 (modulo N)
5163          */
5164         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5165                 if (!node_online(node))
5166                         continue;
5167                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5168         }
5169         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5170                 if (!node_online(node))
5171                         continue;
5172                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5173         }
5174
5175         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5176         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5177 }
5178
5179 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5180
5181 /*
5182  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5183  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5184  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5185  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5186  * with interrupts disabled.
5187  *
5188  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5189  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5190  * hotplugged processors.
5191  *
5192  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5193  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5194  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5195  */
5196 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5197 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5198 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5199 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5200
5201 /*
5202  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5203  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5204  */
5205 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5206
5207 /* return values int ....just for stop_machine() */
5208 static int __build_all_zonelists(void *data)
5209 {
5210         int nid;
5211         int cpu;
5212         pg_data_t *self = data;
5213
5214 #ifdef CONFIG_NUMA
5215         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5216 #endif
5217
5218         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5219                 build_zonelists(self);
5220         }
5221
5222         for_each_online_node(nid) {
5223                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5224
5225                 build_zonelists(pgdat);
5226         }
5227
5228         /*
5229          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5230          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5231          * each zone will be allocated later when the per cpu
5232          * allocator is available.
5233          *
5234          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5235          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5236          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5237          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5238          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5239          * (a chicken-egg dilemma).
5240          */
5241         for_each_possible_cpu(cpu) {
5242                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5243
5244 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5245                 /*
5246                  * We now know the "local memory node" for each node--
5247                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5248                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5249                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5250                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5251                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5252                  */
5253                 if (cpu_online(cpu))
5254                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5255 #endif
5256         }
5257
5258         return 0;
5259 }
5260
5261 static noinline void __init
5262 build_all_zonelists_init(void)
5263 {
5264         __build_all_zonelists(NULL);
5265         mminit_verify_zonelist();
5266         cpuset_init_current_mems_allowed();
5267 }
5268
5269 /*
5270  * Called with zonelists_mutex held always
5271  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5272  *
5273  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5274  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5275  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5276  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5277  */
5278 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5279 {
5280         set_zonelist_order();
5281
5282         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5283                 build_all_zonelists_init();
5284         } else {
5285 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5286                 if (zone)
5287                         setup_zone_pageset(zone);
5288 #endif
5289                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5290                    of zonelist */
5291                 stop_machine_cpuslocked(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5292                 /* cpuset refresh routine should be here */
5293         }
5294         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5295         /*
5296          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5297          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5298          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5299          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5300          * disabled and enable it later
5301          */
5302         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5303                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5304         else
5305                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5306
5307         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5308                 nr_online_nodes,
5309                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5310                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5311                 vm_total_pages);
5312 #ifdef CONFIG_NUMA
5313         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5314 #endif
5315 }
5316
5317 /*
5318  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5319  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5320  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5321  */
5322 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5323                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5324 {
5325         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5326         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5327         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5328         unsigned long pfn;
5329         unsigned long nr_initialised = 0;
5330 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5331         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5332 #endif
5333
5334         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5335                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5336
5337         /*
5338          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5339          * memory
5340          */
5341         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5342                 start_pfn += altmap->reserve;
5343
5344         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5345                 /*
5346                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5347                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5348                  */
5349                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5350                         goto not_early;
5351
5352                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5353 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5354                         /*
5355                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5356                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5357                          * on our next iteration of the loop.
5358                          */
5359                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5360 #endif
5361                         continue;
5362                 }
5363                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5364                         continue;
5365                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5366                         break;
5367
5368 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5369                 /*
5370                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5371                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5372                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5373                  */
5374                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5375                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5376                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5377                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5378                                                 break;
5379                                 r = tmp;
5380                         }
5381                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5382                             memblock_is_mirror(r)) {
5383                                 /* already initialized as NORMAL */
5384                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5385                                 continue;
5386                         }
5387                 }
5388 #endif
5389
5390 not_early:
5391                 /*
5392                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5393                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5394                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5395                  * the address space during boot when many long-lived
5396                  * kernel allocations are made.
5397                  *
5398                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5399                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5400                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5401                  * pfn out of zone.
5402                  */
5403                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5404                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5405
5406                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5407                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5408                 } else {
5409                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5410                 }
5411         }
5412 }
5413
5414 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5415 {
5416         unsigned int order, t;
5417         for_each_migratetype_order(order, t) {
5418                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5419                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5420         }
5421 }
5422
5423 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5424 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5425         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5426 #endif
5427
5428 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5429 {
5430 #ifdef CONFIG_MMU
5431         int batch;
5432
5433         /*
5434          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5435          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5436          *
5437          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5438          */
5439         batch = zone->managed_pages / 1024;
5440         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5441                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5442         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5443         if (batch < 1)
5444                 batch = 1;
5445
5446         /*
5447          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5448          * of 2 value was found to be more likely to have
5449          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5450          *
5451          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5452          * batches of pages, one task can end up with a lot
5453          * of pages of one half of the possible page colors
5454          * and the other with pages of the other colors.
5455          */
5456         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5457
5458         return batch;
5459
5460 #else
5461         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5462          * conditions.
5463          *
5464          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5465          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5466          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5467          *
5468          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5469          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5470          * can be a significant delay between the individual batches being
5471          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5472          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5473          */
5474         return 0;
5475 #endif
5476 }
5477
5478 /*
5479  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5480  * ->batch must never be higher then ->high.
5481  * The following function updates them in a safe manner without read side
5482  * locking.
5483  *
5484  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5485  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5486  *
5487  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5488  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5489  * exist).
5490  */
5491 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5492                 unsigned long batch)
5493 {
5494        /* start with a fail safe value for batch */
5495         pcp->batch = 1;
5496         smp_wmb();
5497
5498        /* Update high, then batch, in order */
5499         pcp->high = high;
5500         smp_wmb();
5501
5502         pcp->batch = batch;
5503 }
5504
5505 /* a companion to pageset_set_high() */
5506 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5507 {
5508         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5509 }
5510
5511 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5512 {
5513         struct per_cpu_pages *pcp;
5514         int migratetype;
5515
5516         memset(p, 0, sizeof(*p));
5517
5518         pcp = &p->pcp;
5519         pcp->count = 0;
5520         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5521                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5522 }
5523
5524 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5525 {
5526         pageset_init(p);
5527         pageset_set_batch(p, batch);
5528 }
5529
5530 /*
5531  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5532  * to the value high for the pageset p.
5533  */
5534 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5535                                 unsigned long high)
5536 {
5537         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5538         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5539                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5540
5541         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5542 }
5543
5544 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5545                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5546 {
5547         if (percpu_pagelist_fraction)
5548                 pageset_set_high(pcp,
5549                         (zone->managed_pages /
5550                                 percpu_pagelist_fraction));
5551         else
5552                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5553 }
5554
5555 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5556 {
5557         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5558
5559         pageset_init(pcp);
5560         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5561 }
5562
5563 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5564 {
5565         int cpu;
5566         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5567         for_each_possible_cpu(cpu)
5568                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5569 }
5570
5571 /*
5572  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5573  * Before this call only boot pagesets were available.
5574  */
5575 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5576 {
5577         struct pglist_data *pgdat;
5578         struct zone *zone;
5579
5580         for_each_populated_zone(zone)
5581                 setup_zone_pageset(zone);
5582
5583         for_each_online_pgdat(pgdat)
5584                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5585                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5586 }
5587
5588 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5589 {
5590         /*
5591          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5592          * relies on the ability of the linker to provide the
5593          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5594          */
5595         zone->pageset = &boot_pageset;
5596
5597         if (populated_zone(zone))
5598                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5599                         zone->name, zone->present_pages,
5600                                          zone_batchsize(zone));
5601 }
5602
5603 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5604                                         unsigned long zone_start_pfn,
5605                                         unsigned long size)
5606 {
5607         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5608
5609         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5610
5611         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5612
5613         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5614                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5615                         pgdat->node_id,
5616                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5617                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5618
5619         zone_init_free_lists(zone);
5620         zone->initialized = 1;
5621 }
5622
5623 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5624 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5625
5626 /*
5627  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5628  */
5629 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5630                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5631 {
5632         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5633         int nid;
5634
5635         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5636                 return state->last_nid;
5637
5638         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5639         if (nid != -1) {
5640                 state->last_start = start_pfn;
5641                 state->last_end = end_pfn;
5642                 state->last_nid = nid;
5643         }
5644
5645         return nid;
5646 }
5647 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5648
5649 /**
5650  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5651  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5652  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5653  *
5654  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5655  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5656  * memblock_free_early_nid() manually.
5657  */
5658 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5659 {
5660         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5661         int i, this_nid;
5662
5663         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5664                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5665                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5666
5667                 if (start_pfn < end_pfn)
5668                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5669                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5670                                         this_nid);
5671         }
5672 }
5673
5674 /**
5675  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5676  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5677  *
5678  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5679  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5680  */
5681 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5682 {
5683         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5684         int i, this_nid;
5685
5686         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5687                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5688 }
5689
5690 /**
5691  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5692  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5693  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5694  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5695  *
5696  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5697  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5698  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5699  * PFNs will be 0.
5700  */
5701 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5702                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5703 {
5704         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5705         int i;
5706
5707         *start_pfn = -1UL;
5708         *end_pfn = 0;
5709
5710         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5711                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5712                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5713         }
5714
5715         if (*start_pfn == -1UL)
5716                 *start_pfn = 0;
5717 }
5718
5719 /*
5720  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5721  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5722  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5723  */
5724 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5725 {
5726         int zone_index;
5727         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5728                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5729                         continue;
5730
5731                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5732                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5733                         break;
5734         }
5735
5736         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5737         movable_zone = zone_index;
5738 }
5739
5740 /*
5741  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5742  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5743  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5744  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5745  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5746  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5747  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5748  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5749  */
5750 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5751                                         unsigned long zone_type,
5752                                         unsigned long node_start_pfn,
5753                                         unsigned long node_end_pfn,
5754                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5755                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5756 {
5757         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5758         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5759                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5760                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5761                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5762                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5763                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5764
5765                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5766                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5767                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5768                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5769                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5770
5771                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5772                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5773                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5774         }
5775 }
5776
5777 /*
5778  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5779  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5780  */
5781 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5782                                         unsigned long zone_type,
5783                                         unsigned long node_start_pfn,
5784                                         unsigned long node_end_pfn,
5785                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5786                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5787                                         unsigned long *ignored)
5788 {
5789         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5790         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5791                 return 0;
5792
5793         /* Get the start and end of the zone */
5794         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5795         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5796         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5797                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5798                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5799
5800         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5801         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5802                 return 0;
5803
5804         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5805         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5806         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5807
5808         /* Return the spanned pages */
5809         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5810 }
5811
5812 /*
5813  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5814  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5815  */
5816 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5817                                 unsigned long range_start_pfn,
5818                                 unsigned long range_end_pfn)
5819 {
5820         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5821         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5822         int i;
5823
5824         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5825                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5826                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5827                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5828         }
5829         return nr_absent;
5830 }
5831
5832 /**
5833  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5834  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5835  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5836  *
5837  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5838  */
5839 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5840                                                         unsigned long end_pfn)
5841 {
5842         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5843 }
5844
5845 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5846 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5847                                         unsigned long zone_type,
5848                                         unsigned long node_start_pfn,
5849                                         unsigned long node_end_pfn,
5850                                         unsigned long *ignored)
5851 {
5852         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5853         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5854         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5855         unsigned long nr_absent;
5856
5857         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5858         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5859                 return 0;
5860
5861         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5862         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5863
5864         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5865                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5866                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5867         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5868
5869         /*
5870          * ZONE_MOVABLE handling.
5871          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5872          * and vice versa.
5873          */
5874         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5875                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5876                 struct memblock_region *r;
5877
5878                 for_each_memblock(memory, r) {
5879                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5880                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5881                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5882                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5883
5884                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5885                             memblock_is_mirror(r))
5886                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5887
5888                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5889                             !memblock_is_mirror(r))
5890                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5891                 }
5892         }
5893
5894         return nr_absent;
5895 }
5896
5897 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5898 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5899                                         unsigned long zone_type,
5900                                         unsigned long node_start_pfn,
5901                                         unsigned long node_end_pfn,
5902                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5903                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5904                                         unsigned long *zones_size)
5905 {
5906         unsigned int zone;
5907
5908         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5909         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5910                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5911
5912         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5913
5914         return zones_size[zone_type];
5915 }
5916
5917 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5918                                                 unsigned long zone_type,
5919                                                 unsigned long node_start_pfn,
5920                                                 unsigned long node_end_pfn,
5921                                                 unsigned long *zholes_size)
5922 {
5923         if (!zholes_size)
5924                 return 0;
5925
5926         return zholes_size[zone_type];
5927 }
5928
5929 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5930
5931 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5932                                                 unsigned long node_start_pfn,
5933                                                 unsigned long node_end_pfn,
5934                                                 unsigned long *zones_size,
5935                                                 unsigned long *zholes_size)
5936 {
5937         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5938         enum zone_type i;
5939
5940         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5941                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5942                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5943                 unsigned long size, real_size;
5944
5945                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5946                                                   node_start_pfn,
5947                                                   node_end_pfn,
5948                                                   &zone_start_pfn,
5949                                                   &zone_end_pfn,
5950                                                   zones_size);
5951                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5952                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5953                                                   zholes_size);
5954                 if (size)
5955                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5956                 else
5957                         zone->zone_start_pfn = 0;
5958                 zone->spanned_pages = size;
5959                 zone->present_pages = real_size;
5960
5961                 totalpages += size;
5962                 realtotalpages += real_size;
5963         }
5964
5965         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5966         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5967         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5968                                                         realtotalpages);
5969 }
5970
5971 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5972 /*
5973  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5974  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5975  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5976  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5977  * bytes.
5978  */
5979 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5980 {
5981         unsigned long usemapsize;
5982
5983         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5984         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5985         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5986         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5987         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5988
5989         return usemapsize / 8;
5990 }
5991
5992 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5993                                 struct zone *zone,
5994                                 unsigned long zone_start_pfn,
5995                                 unsigned long zonesize)
5996 {
5997         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5998         zone->pageblock_flags = NULL;
5999         if (usemapsize)
6000                 zone->pageblock_flags =
6001                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6002                                                          pgdat->node_id);
6003 }
6004 #else
6005 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6006                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6007 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6008
6009 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6010
6011 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6012 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6013 {
6014         unsigned int order;
6015
6016         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6017         if (pageblock_order)
6018                 return;
6019
6020         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6021                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6022         else
6023                 order = MAX_ORDER - 1;
6024
6025         /*
6026          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6027          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6028          * powerpc.
6029          */
6030         pageblock_order = order;
6031 }
6032 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6033
6034 /*
6035  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6036  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6037  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6038  * the kernel config
6039  */
6040 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6041 {
6042 }
6043
6044 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6045
6046 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6047                                                    unsigned long present_pages)
6048 {
6049         unsigned long pages = spanned_pages;
6050
6051         /*
6052          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6053          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6054          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6055          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6056          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6057          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6058          */
6059         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6060             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6061                 pages = present_pages;
6062
6063         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6064 }
6065
6066 /*
6067  * Set up the zone data structures:
6068  *   - mark all pages reserved
6069  *   - mark all memory queues empty
6070  *   - clear the memory bitmaps
6071  *
6072  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6073  */
6074 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6075 {
6076         enum zone_type j;
6077         int nid = pgdat->node_id;
6078
6079         pgdat_resize_init(pgdat);
6080 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6081         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6082         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6083         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6084 #endif
6085 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6086         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6087         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6088         pgdat->split_queue_len = 0;
6089 #endif
6090         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6091         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6092 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6093         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6094 #endif
6095         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6096         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6097         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6098
6099         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6100
6101         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6102                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6103                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6104                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6105
6106                 size = zone->spanned_pages;
6107                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6108
6109                 /*
6110                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6111                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6112                  * and per-cpu initialisations
6113                  */
6114                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6115                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6116                         if (freesize >= memmap_pages) {
6117                                 freesize -= memmap_pages;
6118                                 if (memmap_pages)
6119                                         printk(KERN_DEBUG
6120                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6121                                                zone_names[j], memmap_pages);
6122                         } else
6123                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6124                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6125                 }
6126
6127                 /* Account for reserved pages */
6128                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6129                         freesize -= dma_reserve;
6130                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6131                                         zone_names[0], dma_reserve);
6132                 }
6133
6134                 if (!is_highmem_idx(j))
6135                         nr_kernel_pages += freesize;
6136                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6137                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6138                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6139                 nr_all_pages += freesize;
6140
6141                 /*
6142                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6143                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6144                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6145                  */
6146                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6147 #ifdef CONFIG_NUMA
6148                 zone->node = nid;
6149 #endif
6150                 zone->name = zone_names[j];
6151                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6152                 spin_lock_init(&zone->lock);
6153                 zone_seqlock_init(zone);
6154                 zone_pcp_init(zone);
6155
6156                 if (!size)
6157                         continue;
6158
6159                 set_pageblock_order();
6160                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6161                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6162                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6163         }
6164 }
6165
6166 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6167 {
6168         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6169         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6170
6171         /* Skip empty nodes */
6172         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6173                 return;
6174
6175 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6176         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6177         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6178         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6179         if (!pgdat->node_mem_map) {
6180                 unsigned long size, end;
6181                 struct page *map;
6182
6183                 /*
6184                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6185                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6186                  * for the buddy allocator to function correctly.
6187                  */
6188                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6189                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6190                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6191                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6192                 if (!map)
6193                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6194                                                                pgdat->node_id);
6195                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6196         }
6197 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6198         /*
6199          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6200          */
6201         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6202                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6203 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6204                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6205                         mem_map -= offset;
6206 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6207         }
6208 #endif
6209 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6210 }
6211
6212 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6213                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6214 {
6215         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6216         unsigned long start_pfn = 0;
6217         unsigned long end_pfn = 0;
6218
6219         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6220         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6221
6222         pgdat->node_id = nid;
6223         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6224         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6225 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6226         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6227         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6228                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6229                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6230 #else
6231         start_pfn = node_start_pfn;
6232 #endif
6233         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6234                                   zones_size, zholes_size);
6235
6236         alloc_node_mem_map(pgdat);
6237 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6238         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6239                 nid, (unsigned long)pgdat,
6240                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6241 #endif
6242
6243         reset_deferred_meminit(pgdat);
6244         free_area_init_core(pgdat);
6245 }
6246
6247 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6248
6249 #if MAX_NUMNODES > 1
6250 /*
6251  * Figure out the number of possible node ids.
6252  */
6253 void __init setup_nr_node_ids(void)
6254 {
6255         unsigned int highest;
6256
6257         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6258         nr_node_ids = highest + 1;
6259 }
6260 #endif
6261
6262 /**
6263  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6264  *
6265  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6266  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6267  * all the nodes.
6268  *
6269  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6270  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6271  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6272  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6273  *
6274  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6275  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6276  * populated node map.
6277  *
6278  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6279  * requirement (single node).
6280  */
6281 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6282 {
6283         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6284         unsigned long start, end, mask;
6285         int last_nid = -1;
6286         int i, nid;
6287
6288         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6289                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6290                         last_nid = nid;
6291                         last_end = end;
6292                         continue;
6293                 }
6294
6295                 /*
6296                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6297                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6298                  * too coarse to separate the current node from the last.
6299                  */
6300                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6301                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6302                         mask <<= 1;
6303
6304                 /* accumulate all internode masks */
6305                 accl_mask |= mask;
6306         }
6307
6308         /* convert mask to number of pages */
6309         return ~accl_mask + 1;
6310 }
6311
6312 /* Find the lowest pfn for a node */
6313 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6314 {
6315         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6316         unsigned long start_pfn;
6317         int i;
6318
6319         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6320                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6321
6322         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6323                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6324                 return 0;
6325         }
6326
6327         return min_pfn;
6328 }
6329
6330 /**
6331  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6332  *
6333  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6334  * memblock_set_node().
6335  */
6336 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6337 {
6338         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6339 }
6340
6341 /*
6342  * early_calculate_totalpages()
6343  * Sum pages in active regions for movable zone.
6344  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6345  */
6346 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6347 {
6348         unsigned long totalpages = 0;
6349         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6350         int i, nid;
6351
6352         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6353                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6354
6355                 totalpages += pages;
6356                 if (pages)
6357                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6358         }
6359         return totalpages;
6360 }
6361
6362 /*
6363  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6364  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6365  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6366  * others
6367  */
6368 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6369 {
6370         int i, nid;
6371         unsigned long usable_startpfn;
6372         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6373         /* save the state before borrow the nodemask */
6374         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6375         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6376         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6377         struct memblock_region *r;
6378
6379         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6380         find_usable_zone_for_movable();
6381
6382         /*
6383          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6384          * options.
6385          */
6386         if (movable_node_is_enabled()) {
6387                 for_each_memblock(memory, r) {
6388                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6389                                 continue;
6390
6391                         nid = r->nid;
6392
6393                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6394                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6395                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6396                                 usable_startpfn;
6397                 }
6398
6399                 goto out2;
6400         }
6401
6402         /*
6403          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6404          */
6405         if (mirrored_kernelcore) {
6406                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6407
6408                 for_each_memblock(memory, r) {
6409                         if (memblock_is_mirror(r))
6410                                 continue;
6411
6412                         nid = r->nid;
6413
6414                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6415
6416                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6417                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6418                                 continue;
6419                         }
6420
6421                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6422                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6423                                 usable_startpfn;
6424                 }
6425
6426                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6427                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6428
6429                 goto out2;
6430         }
6431
6432         /*
6433          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6434          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6435          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6436          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6437          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6438          * what movablecore would have allowed.
6439          */
6440         if (required_movablecore) {
6441                 unsigned long corepages;
6442
6443                 /*
6444                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6445                  * was requested by the user
6446                  */
6447                 required_movablecore =
6448                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6449                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6450                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6451
6452                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6453         }
6454
6455         /*
6456          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6457          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6458          */
6459         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6460                 goto out;
6461
6462         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6463         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6464
6465 restart:
6466         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6467         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6468         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6469                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6470
6471                 /*
6472                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6473                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6474                  * amount of memory for the kernel
6475                  */
6476                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6477                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6478
6479                 /*
6480                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6481                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6482                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6483                  */
6484                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6485
6486                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6487                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6488                         unsigned long size_pages;
6489
6490                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6491                         if (start_pfn >= end_pfn)
6492                                 continue;
6493
6494                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6495                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6496                                 unsigned long kernel_pages;
6497                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6498                                                                 - start_pfn;
6499
6500                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6501                                                         kernelcore_remaining);
6502                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6503                                                         required_kernelcore);
6504
6505                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6506                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6507
6508                                         /*
6509                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6510                                          * that if we have to rebalance
6511                                          * kernelcore across nodes, we will
6512                                          * not double account here
6513                                          */
6514                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6515                                         continue;
6516                                 }
6517                                 start_pfn = usable_startpfn;
6518                         }
6519
6520                         /*
6521                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6522                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6523                          * number of pages used as kernelcore
6524                          */
6525                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6526                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6527                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6528                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6529
6530                         /*
6531                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6532                          * break if the kernelcore for this node has been
6533                          * satisfied
6534                          */
6535                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6536                                                                 size_pages);
6537                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6538                         if (!kernelcore_remaining)
6539                                 break;
6540                 }
6541         }
6542
6543         /*
6544          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6545          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6546          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6547          * satisfied
6548          */
6549         usable_nodes--;
6550         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6551                 goto restart;
6552
6553 out2:
6554         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6555         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6556                 zone_movable_pfn[nid] =
6557                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6558
6559 out:
6560         /* restore the node_state */
6561         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6562 }
6563
6564 /* Any regular or high memory on that node ? */
6565 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6566 {
6567         enum zone_type zone_type;
6568
6569         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6570                 return;
6571
6572         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6573                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6574                 if (populated_zone(zone)) {
6575                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6576                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6577                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6578                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6579                         break;
6580                 }
6581         }
6582 }
6583
6584 /**
6585  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6586  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6587  *
6588  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6589  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6590  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6591  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6592  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6593  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6594  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6595  * at arch_max_dma_pfn.
6596  */
6597 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6598 {
6599         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6600         int i, nid;
6601
6602         /* Record where the zone boundaries are */
6603         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6604                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6605         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6606                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6607
6608         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6609
6610         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6611                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6612                         continue;
6613
6614                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6615                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6616                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6617
6618                 start_pfn = end_pfn;
6619         }
6620
6621         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6622         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6623         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6624
6625         /* Print out the zone ranges */
6626         pr_info("Zone ranges:\n");
6627         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6628                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6629                         continue;
6630                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6631                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6632                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6633                         pr_cont("empty\n");
6634                 else
6635                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6636                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6637                                         << PAGE_SHIFT,
6638                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6639                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6640         }
6641
6642         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6643         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6644         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6645                 if (zone_movable_pfn[i])
6646                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6647                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6648         }
6649
6650         /* Print out the early node map */
6651         pr_info("Early memory node ranges\n");
6652         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6653                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6654                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6655                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6656
6657         /* Initialise every node */
6658         mminit_verify_pageflags_layout();
6659         setup_nr_node_ids();
6660         for_each_online_node(nid) {
6661                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6662                 free_area_init_node(nid, NULL,
6663                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6664
6665                 /* Any memory on that node */
6666                 if (pgdat->node_present_pages)
6667                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6668                 check_for_memory(pgdat, nid);
6669         }
6670 }
6671
6672 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6673 {
6674         unsigned long long coremem;
6675         if (!p)
6676                 return -EINVAL;
6677
6678         coremem = memparse(p, &p);
6679         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6680
6681         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6682         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6683
6684         return 0;
6685 }
6686
6687 /*
6688  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6689  * cannot be reclaimed or migrated.
6690  */
6691 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6692 {
6693         /* parse kernelcore=mirror */
6694         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6695                 mirrored_kernelcore = true;
6696                 return 0;
6697         }
6698
6699         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6700 }
6701
6702 /*
6703  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6704  * can be reclaimed or migrated.
6705  */
6706 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6707 {
6708         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6709 }
6710
6711 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6712 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6713
6714 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6715
6716 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6717 {
6718         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6719         page_zone(page)->managed_pages += count;
6720         totalram_pages += count;
6721 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6722         if (PageHighMem(page))
6723                 totalhigh_pages += count;
6724 #endif
6725         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6726 }
6727 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6728
6729 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6730 {
6731         void *pos;
6732         unsigned long pages = 0;
6733
6734         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6735         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6736         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6737                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6738                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6739                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6740         }
6741
6742         if (pages && s)
6743                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6744                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6745
6746         return pages;
6747 }
6748 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6749
6750 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6751 void free_highmem_page(struct page *page)
6752 {
6753         __free_reserved_page(page);
6754         totalram_pages++;
6755         page_zone(page)->managed_pages++;
6756         totalhigh_pages++;
6757 }
6758 #endif
6759
6760
6761 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6762 {
6763         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6764         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6765
6766         physpages = get_num_physpages();
6767         codesize = _etext - _stext;
6768         datasize = _edata - _sdata;
6769         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6770         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6771         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6772         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6773
6774         /*
6775          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6776          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6777          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6778          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6779          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6780          */
6781 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6782         do { \
6783                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6784                         size -= adj; \
6785         } while (0)
6786
6787         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6788                      _sinittext, init_code_size);
6789         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6790         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6791         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6792         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6793
6794 #undef  adj_init_size
6795
6796         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6797 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6798                 ", %luK highmem"
6799 #endif
6800                 "%s%s)\n",
6801                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6802                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6803                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6804                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6805                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6806                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6807 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6808                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6809 #endif
6810                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6811 }
6812
6813 /**
6814  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6815  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6816  *
6817  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6818  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6819  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6820  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6821  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6822  * smaller per-cpu batchsize.
6823  */
6824 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6825 {
6826         dma_reserve = new_dma_reserve;
6827 }
6828
6829 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6830 {
6831         free_area_init_node(0, zones_size,
6832                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6833 }
6834
6835 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6836 {
6837
6838         lru_add_drain_cpu(cpu);
6839         drain_pages(cpu);
6840
6841         /*
6842          * Spill the event counters of the dead processor
6843          * into the current processors event counters.
6844          * This artificially elevates the count of the current
6845          * processor.
6846          */
6847         vm_events_fold_cpu(cpu);
6848
6849         /*
6850          * Zero the differential counters of the dead processor
6851          * so that the vm statistics are consistent.
6852          *
6853          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6854          * race with what we are doing.
6855          */
6856         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6857         return 0;
6858 }
6859
6860 void __init page_alloc_init(void)
6861 {
6862         int ret;
6863
6864         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6865                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6866                                         page_alloc_cpu_dead);
6867         WARN_ON(ret < 0);
6868 }
6869
6870 /*
6871  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6872  *      or min_free_kbytes changes.
6873  */
6874 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6875 {
6876         struct pglist_data *pgdat;
6877         unsigned long reserve_pages = 0;
6878         enum zone_type i, j;
6879
6880         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6881
6882                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6883
6884                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6885                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6886                         long max = 0;
6887
6888                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6889                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6890                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6891                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6892                         }
6893
6894                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6895                         max += high_wmark_pages(zone);
6896
6897                         if (max > zone->managed_pages)
6898                                 max = zone->managed_pages;
6899
6900                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6901
6902                         reserve_pages += max;
6903                 }
6904         }
6905         totalreserve_pages = reserve_pages;
6906 }
6907
6908 /*
6909  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6910  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6911  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6912  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6913  */
6914 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6915 {
6916         struct pglist_data *pgdat;
6917         enum zone_type j, idx;
6918
6919         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6920                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6921                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6922                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6923
6924                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6925
6926                         idx = j;
6927                         while (idx) {
6928                                 struct zone *lower_zone;
6929
6930                                 idx--;
6931
6932                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6933                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6934
6935                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6936                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6937                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6938                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6939                         }
6940                 }
6941         }
6942
6943         /* update totalreserve_pages */
6944         calculate_totalreserve_pages();
6945 }
6946
6947 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6948 {
6949         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6950         unsigned long lowmem_pages = 0;
6951         struct zone *zone;
6952         unsigned long flags;
6953
6954         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6955         for_each_zone(zone) {
6956                 if (!is_highmem(zone))
6957                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6958         }
6959
6960         for_each_zone(zone) {
6961                 u64 tmp;
6962
6963                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6964                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6965                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6966                 if (is_highmem(zone)) {
6967                         /*
6968                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6969                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6970                          * value here.
6971                          *
6972                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6973                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6974                          * not be capped for highmem.
6975                          */
6976                         unsigned long min_pages;
6977
6978                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6979                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6980                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6981                 } else {
6982                         /*
6983                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6984                          * proportionate to the zone's size.
6985                          */
6986                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6987                 }
6988
6989                 /*
6990                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6991                  * scale factor in proportion to available memory, but
6992                  * ensure a minimum size on small systems.
6993                  */
6994                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6995                             mult_frac(zone->managed_pages,
6996                                       watermark_scale_factor, 10000));
6997
6998                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6999                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7000
7001                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7002         }
7003
7004         /* update totalreserve_pages */
7005         calculate_totalreserve_pages();
7006 }
7007
7008 /**
7009  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7010  * or when memory is hot-{added|removed}
7011  *
7012  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7013  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7014  */
7015 void setup_per_zone_wmarks(void)
7016 {
7017         mutex_lock(&zonelists_mutex);
7018         __setup_per_zone_wmarks();
7019         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
7020 }
7021
7022 /*
7023  * Initialise min_free_kbytes.
7024  *
7025  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7026  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7027  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7028  *
7029  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7030  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7031  *
7032  * which yields
7033  *
7034  * 16MB:        512k
7035  * 32MB:        724k
7036  * 64MB:        1024k
7037  * 128MB:       1448k
7038  * 256MB:       2048k
7039  * 512MB:       2896k
7040  * 1024MB:      4096k
7041  * 2048MB:      5792k
7042  * 4096MB:      8192k
7043  * 8192MB:      11584k
7044  * 16384MB:     16384k
7045  */
7046 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7047 {
7048         unsigned long lowmem_kbytes;
7049         int new_min_free_kbytes;
7050
7051         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7052         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7053
7054         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7055                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7056                 if (min_free_kbytes < 128)
7057                         min_free_kbytes = 128;
7058                 if (min_free_kbytes > 65536)
7059                         min_free_kbytes = 65536;
7060         } else {
7061                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7062                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7063         }
7064         setup_per_zone_wmarks();
7065         refresh_zone_stat_thresholds();
7066         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7067
7068 #ifdef CONFIG_NUMA
7069         setup_min_unmapped_ratio();
7070         setup_min_slab_ratio();
7071 #endif
7072
7073         return 0;
7074 }
7075 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7076
7077 /*
7078  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7079  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7080  *      changes.
7081  */
7082 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7083         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7084 {
7085         int rc;
7086
7087         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7088         if (rc)
7089                 return rc;
7090
7091         if (write) {
7092                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7093                 setup_per_zone_wmarks();
7094         }
7095         return 0;
7096 }
7097
7098 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7099         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7100 {
7101         int rc;
7102
7103         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7104         if (rc)
7105                 return rc;
7106
7107         if (write)
7108                 setup_per_zone_wmarks();
7109
7110         return 0;
7111 }
7112
7113 #ifdef CONFIG_NUMA
7114 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7115 {
7116         pg_data_t *pgdat;
7117         struct zone *zone;
7118
7119         for_each_online_pgdat(pgdat)
7120                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7121
7122         for_each_zone(zone)
7123                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7124                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7125 }
7126
7127
7128 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7129         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7130 {
7131         int rc;
7132
7133         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7134         if (rc)
7135                 return rc;
7136
7137         setup_min_unmapped_ratio();
7138
7139         return 0;
7140 }
7141
7142 static void setup_min_slab_ratio(void)
7143 {
7144         pg_data_t *pgdat;
7145         struct zone *zone;
7146
7147         for_each_online_pgdat(pgdat)
7148                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7149
7150         for_each_zone(zone)
7151                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7152                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7153 }
7154
7155 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7156         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7157 {
7158         int rc;
7159
7160         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7161         if (rc)
7162                 return rc;
7163
7164         setup_min_slab_ratio();
7165
7166         return 0;
7167 }
7168 #endif
7169
7170 /*
7171  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7172  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7173  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7174  *
7175  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7176  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7177  * if in function of the boot time zone sizes.
7178  */
7179 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7180         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7181 {
7182         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7183         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7184         return 0;
7185 }
7186
7187 /*
7188  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7189  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7190  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7191  */
7192 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7193         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7194 {
7195         struct zone *zone;
7196         int old_percpu_pagelist_fraction;
7197         int ret;
7198
7199         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7200         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7201
7202         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7203         if (!write || ret < 0)
7204                 goto out;
7205
7206         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7207         if (percpu_pagelist_fraction &&
7208             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7209                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7210                 ret = -EINVAL;
7211                 goto out;
7212         }
7213
7214         /* No change? */
7215         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7216                 goto out;
7217
7218         for_each_populated_zone(zone) {
7219                 unsigned int cpu;
7220
7221                 for_each_possible_cpu(cpu)
7222                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7223                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7224         }
7225 out:
7226         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7227         return ret;
7228 }
7229
7230 #ifdef CONFIG_NUMA
7231 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7232
7233 static int __init set_hashdist(char *str)
7234 {
7235         if (!str)
7236                 return 0;
7237         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7238         return 1;
7239 }
7240 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7241 #endif
7242
7243 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7244 /*
7245  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7246  * is not known to alloc_large_system_hash().
7247  */
7248 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7249 {
7250         return 0;
7251 }
7252 #endif
7253
7254 /*
7255  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7256  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7257  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7258  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7259  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7260  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7261  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7262  */
7263 #if __BITS_PER_LONG > 32
7264 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7265 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7266 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7267 #endif
7268
7269 /*
7270  * allocate a large system hash table from bootmem
7271  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7272  *   quantity of entries
7273  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7274  */
7275 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7276                                      unsigned long bucketsize,
7277                                      unsigned long numentries,
7278                                      int scale,
7279                                      int flags,
7280                                      unsigned int *_hash_shift,
7281                                      unsigned int *_hash_mask,
7282                                      unsigned long low_limit,
7283                                      unsigned long high_limit)
7284 {
7285         unsigned long long max = high_limit;
7286         unsigned long log2qty, size;
7287         void *table = NULL;
7288         gfp_t gfp_flags;
7289
7290         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7291         if (!numentries) {
7292                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7293                 numentries = nr_kernel_pages;
7294                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7295
7296                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7297                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7298                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7299
7300 #if __BITS_PER_LONG > 32
7301                 if (!high_limit) {
7302                         unsigned long adapt;
7303
7304                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7305                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7306                                 scale++;
7307                 }
7308 #endif
7309
7310                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7311                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7312                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7313                 else
7314                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7315
7316                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7317                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7318                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7319                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7320                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7321                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7322                                 BUG_ON(!numentries);
7323                         }
7324                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7325                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7326         }
7327         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7328
7329         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7330         if (max == 0) {
7331                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7332                 do_div(max, bucketsize);
7333         }
7334         max = min(max, 0x80000000ULL);
7335
7336         if (numentries < low_limit)
7337                 numentries = low_limit;
7338         if (numentries > max)
7339                 numentries = max;
7340
7341         log2qty = ilog2(numentries);
7342
7343         /*
7344          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7345          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7346          */
7347         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7348         do {
7349                 size = bucketsize << log2qty;
7350                 if (flags & HASH_EARLY)
7351                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7352                 else if (hashdist)
7353                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7354                 else {
7355                         /*
7356                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7357                          * some pages at the end of hash table which
7358                          * alloc_pages_exact() automatically does
7359                          */
7360                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7361                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7362                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7363                         }
7364                 }
7365         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7366
7367         if (!table)
7368                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7369
7370         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7371                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7372
7373         if (_hash_shift)
7374                 *_hash_shift = log2qty;
7375         if (_hash_mask)
7376                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7377
7378         return table;
7379 }
7380
7381 /*
7382  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7383  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7384  *
7385  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7386  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7387  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7388  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7389  */
7390 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7391                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7392 {
7393         unsigned long pfn, iter, found;
7394         int mt;
7395
7396         /*
7397          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7398          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7399          */
7400         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7401                 return false;
7402         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7403         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7404                 return false;
7405
7406         pfn = page_to_pfn(page);
7407         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7408                 unsigned long check = pfn + iter;
7409
7410                 if (!pfn_valid_within(check))
7411                         continue;
7412
7413                 page = pfn_to_page(check);
7414
7415                 /*
7416                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7417                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7418                  * handle each tail page individually in migration.
7419                  */
7420                 if (PageHuge(page)) {
7421                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7422                         continue;
7423                 }
7424
7425                 /*
7426                  * We can't use page_count without pin a page
7427                  * because another CPU can free compound page.
7428                  * This check already skips compound tails of THP
7429                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7430                  */
7431                 if (!page_ref_count(page)) {
7432                         if (PageBuddy(page))
7433                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7434                         continue;
7435                 }
7436
7437                 /*
7438                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7439                  * page_count() is not 0.
7440                  */
7441                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7442                         continue;
7443
7444                 if (__PageMovable(page))
7445                         continue;
7446
7447                 if (!PageLRU(page))
7448                         found++;
7449                 /*
7450                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7451                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7452                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7453                  */
7454                 /*
7455                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7456                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7457                  *
7458                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7459                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7460                  * page at boot.
7461                  */
7462                 if (found > count)
7463                         return true;
7464         }
7465         return false;
7466 }
7467
7468 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7469 {
7470         struct zone *zone;
7471         unsigned long pfn;
7472
7473         /*
7474          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7475          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7476          * the zone but still within the section.
7477          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7478          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7479          */
7480         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7481                 return false;
7482
7483         zone = page_zone(page);
7484         pfn = page_to_pfn(page);
7485         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7486                 return false;
7487
7488         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7489 }
7490
7491 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7492
7493 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7494 {
7495         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7496                              pageblock_nr_pages) - 1);
7497 }
7498
7499 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7500 {
7501         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7502                                 pageblock_nr_pages));
7503 }
7504
7505 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7506 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7507                                         unsigned long start, unsigned long end)
7508 {
7509         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7510         unsigned long nr_reclaimed;
7511         unsigned long pfn = start;
7512         unsigned int tries = 0;
7513         int ret = 0;
7514
7515         migrate_prep();
7516
7517         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7518                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7519                         ret = -EINTR;
7520                         break;
7521                 }
7522
7523                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7524                         cc->nr_migratepages = 0;
7525                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7526                         if (!pfn) {
7527                                 ret = -EINTR;
7528                                 break;
7529                         }
7530                         tries = 0;
7531                 } else if (++tries == 5) {
7532                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7533                         break;
7534                 }
7535
7536                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7537                                                         &cc->migratepages);
7538                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7539
7540                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7541                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7542         }
7543         if (ret < 0) {
7544                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7545                 return ret;
7546         }
7547         return 0;
7548 }
7549
7550 /**
7551  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7552  * @start:      start PFN to allocate
7553  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7554  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7555  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7556  *                      in range must have the same migratetype and it must
7557  *                      be either of the two.
7558  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7559  *
7560  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7561  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7562  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7563  * pages fall in.
7564  *
7565  * The PFN range must belong to a single zone.
7566  *
7567  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7568  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7569  * need to be freed with free_contig_range().
7570  */
7571 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7572                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7573 {
7574         unsigned long outer_start, outer_end;
7575         unsigned int order;
7576         int ret = 0;
7577
7578         struct compact_control cc = {
7579                 .nr_migratepages = 0,
7580                 .order = -1,
7581                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7582                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7583                 .ignore_skip_hint = true,
7584                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7585         };
7586         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7587
7588         /*
7589          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7590          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7591          * have different sizes, and due to the way page allocator
7592          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7593          * that page allocator won't try to merge buddies from
7594          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7595          * other migration type.
7596          *
7597          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7598          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7599          * we are interested in).  This will put all the pages in
7600          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7601          *
7602          * When this is done, we take the pages in range from page
7603          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7604          * page allocator will never consider using them.
7605          *
7606          * This lets us mark the pageblocks back as
7607          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7608          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7609          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7610          */
7611
7612         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7613                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7614                                        false);
7615         if (ret)
7616                 return ret;
7617
7618         /*
7619          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7620          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7621          */
7622         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7623         if (ret && ret != -EBUSY)
7624                 goto done;
7625
7626         /*
7627          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7628          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7629          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7630          * What we are going to do is to allocate all pages from
7631          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7632          *
7633          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7634          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7635          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7636          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7637          * once this is done free the pages we are not interested in.
7638          *
7639          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7640          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7641          */
7642
7643         lru_add_drain_all();
7644         drain_all_pages(cc.zone);
7645
7646         order = 0;
7647         outer_start = start;
7648         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7649                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7650                         outer_start = start;
7651                         break;
7652                 }
7653                 outer_start &= ~0UL << order;
7654         }
7655
7656         if (outer_start != start) {
7657                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7658
7659                 /*
7660                  * outer_start page could be small order buddy page and
7661                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7662                  * in this case to report failed page properly
7663                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7664                  */
7665                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7666                         outer_start = start;
7667         }
7668
7669         /* Make sure the range is really isolated. */
7670         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7671                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7672                         __func__, outer_start, end);
7673                 ret = -EBUSY;
7674                 goto done;
7675         }
7676
7677         /* Grab isolated pages from freelists. */
7678         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7679         if (!outer_end) {
7680                 ret = -EBUSY;
7681                 goto done;
7682         }
7683
7684         /* Free head and tail (if any) */
7685         if (start != outer_start)
7686                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7687         if (end != outer_end)
7688                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7689
7690 done:
7691         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7692                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7693         return ret;
7694 }
7695
7696 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7697 {
7698         unsigned int count = 0;
7699
7700         for (; nr_pages--; pfn++) {
7701                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7702
7703                 count += page_count(page) != 1;
7704                 __free_page(page);
7705         }
7706         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7707 }
7708 #endif
7709
7710 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7711 /*
7712  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7713  * page high values need to be recalulated.
7714  */
7715 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7716 {
7717         unsigned cpu;
7718         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7719         for_each_possible_cpu(cpu)
7720                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7721                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7722         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7723 }
7724 #endif
7725
7726 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7727 {
7728         unsigned long flags;
7729         int cpu;
7730         struct per_cpu_pageset *pset;
7731
7732         /* avoid races with drain_pages()  */
7733         local_irq_save(flags);
7734         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7735                 for_each_online_cpu(cpu) {
7736                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7737                         drain_zonestat(zone, pset);
7738                 }
7739                 free_percpu(zone->pageset);
7740                 zone->pageset = &boot_pageset;
7741         }
7742         local_irq_restore(flags);
7743 }
7744
7745 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7746 /*
7747  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7748  * before calling this.
7749  */
7750 void
7751 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7752 {
7753         struct page *page;
7754         struct zone *zone;
7755         unsigned int order, i;
7756         unsigned long pfn;
7757         unsigned long flags;
7758         /* find the first valid pfn */
7759         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7760                 if (pfn_valid(pfn))
7761                         break;
7762         if (pfn == end_pfn)
7763                 return;
7764         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7765         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7766         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7767         pfn = start_pfn;
7768         while (pfn < end_pfn) {
7769                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7770                         pfn++;
7771                         continue;
7772                 }
7773                 page = pfn_to_page(pfn);
7774                 /*
7775                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7776                  * page_count() is not 0.
7777                  */
7778                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7779                         pfn++;
7780                         SetPageReserved(page);
7781                         continue;
7782                 }
7783
7784                 BUG_ON(page_count(page));
7785                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7786                 order = page_order(page);
7787 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7788                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7789                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7790 #endif
7791                 list_del(&page->lru);
7792                 rmv_page_order(page);
7793                 zone->free_area[order].nr_free--;
7794                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7795                         SetPageReserved((page+i));
7796                 pfn += (1 << order);
7797         }
7798         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7799 }
7800 #endif
7801
7802 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7803 {
7804         struct zone *zone = page_zone(page);
7805         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7806         unsigned long flags;
7807         unsigned int order;
7808
7809         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7810         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7811                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7812
7813                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7814                         break;
7815         }
7816         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7817
7818         return order < MAX_ORDER;
7819 }