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