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