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