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