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