]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/page_alloc.c
04bf1ad50144477c1cb30d9ee2e000fdc954f825
[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/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.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 <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/sched/mm.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67 #include <linux/ftrace.h>
68 #include <linux/lockdep.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70
71 #include <asm/sections.h>
72 #include <asm/tlbflush.h>
73 #include <asm/div64.h>
74 #include "internal.h"
75
76 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
77 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
78 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
79
80 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
81 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
82 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
83 #endif
84
85 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
86
87 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
88 /*
89  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
90  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
91  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
92  * defined in <linux/topology.h>.
93  */
94 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
95 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
96 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
97 #endif
98
99 /* work_structs for global per-cpu drains */
100 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
101 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
102
103 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
104 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
105 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
106 #endif
107
108 /*
109  * Array of node states.
110  */
111 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
112         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
113         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
114 #ifndef CONFIG_NUMA
115         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
116 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
117         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif
119         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
120         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
121 #endif  /* NUMA */
122 };
123 EXPORT_SYMBOL(node_states);
124
125 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
126 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
127
128 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
129 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
130 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
131
132 int percpu_pagelist_fraction;
133 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
134
135 /*
136  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
137  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
138  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
139  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
140  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
141  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
142  */
143 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
144 {
145         return page->index;
146 }
147
148 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
149 {
150         page->index = migratetype;
151 }
152
153 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
154 /*
155  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
156  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
157  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
158  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
159  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
160  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
161  */
162
163 static gfp_t saved_gfp_mask;
164
165 void pm_restore_gfp_mask(void)
166 {
167         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
168         if (saved_gfp_mask) {
169                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
170                 saved_gfp_mask = 0;
171         }
172 }
173
174 void pm_restrict_gfp_mask(void)
175 {
176         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
177         WARN_ON(saved_gfp_mask);
178         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
179         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
180 }
181
182 bool pm_suspended_storage(void)
183 {
184         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
185                 return false;
186         return true;
187 }
188 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
189
190 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
191 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
192 #endif
193
194 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
195
196 /*
197  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
198  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
199  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
200  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
201  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
202  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
203  *
204  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
205  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
206  */
207 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
208 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
209          256,
210 #endif
211 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
212          256,
213 #endif
214 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
215          32,
216 #endif
217          32,
218 };
219
220 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
221
222 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
223 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
224          "DMA",
225 #endif
226 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
227          "DMA32",
228 #endif
229          "Normal",
230 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
231          "HighMem",
232 #endif
233          "Movable",
234 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
235          "Device",
236 #endif
237 };
238
239 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
240         "Unmovable",
241         "Movable",
242         "Reclaimable",
243         "HighAtomic",
244 #ifdef CONFIG_CMA
245         "CMA",
246 #endif
247 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
248         "Isolate",
249 #endif
250 };
251
252 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
253         NULL,
254         free_compound_page,
255 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
256         free_huge_page,
257 #endif
258 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
259         free_transhuge_page,
260 #endif
261 };
262
263 int min_free_kbytes = 1024;
264 int user_min_free_kbytes = -1;
265 int watermark_scale_factor = 10;
266
267 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
268 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
269 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
270
271 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
272 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
273 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
274 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
275 static unsigned long __initdata required_movablecore;
276 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
277 static bool mirrored_kernelcore;
278
279 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
280 int movable_zone;
281 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
282 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
283
284 #if MAX_NUMNODES > 1
285 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
286 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
287 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
288 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
289 #endif
290
291 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
292
293 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
294 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
295 {
296         unsigned long max_initialise;
297         unsigned long reserved_lowmem;
298
299         /*
300          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
301          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
302          */
303         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
304                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
305
306         /*
307          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
308          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
309          * memory to boot.
310          */
311         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
312                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
313         max_initialise += reserved_lowmem;
314
315         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
316         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
317 }
318
319 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
320 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
321 {
322         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
323
324         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
325                 return true;
326
327         return false;
328 }
329
330 /*
331  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
332  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
333  */
334 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
335                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
336                                 unsigned long *nr_initialised)
337 {
338         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
339         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
340                 return true;
341         (*nr_initialised)++;
342         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
343             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
344                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
345                 return false;
346         }
347
348         return true;
349 }
350 #else
351 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
352 {
353 }
354
355 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
356 {
357         return false;
358 }
359
360 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
361                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
362                                 unsigned long *nr_initialised)
363 {
364         return true;
365 }
366 #endif
367
368 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
369 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
370                                                         unsigned long pfn)
371 {
372 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
373         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
374 #else
375         return page_zone(page)->pageblock_flags;
376 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
377 }
378
379 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
380 {
381 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
382         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
383         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
384 #else
385         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
386         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
387 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
388 }
389
390 /**
391  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
392  * @page: The page within the block of interest
393  * @pfn: The target page frame number
394  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
395  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
396  *
397  * Return: pageblock_bits flags
398  */
399 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
400                                         unsigned long pfn,
401                                         unsigned long end_bitidx,
402                                         unsigned long mask)
403 {
404         unsigned long *bitmap;
405         unsigned long bitidx, word_bitidx;
406         unsigned long word;
407
408         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
409         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
410         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
411         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
412
413         word = bitmap[word_bitidx];
414         bitidx += end_bitidx;
415         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
416 }
417
418 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
419                                         unsigned long end_bitidx,
420                                         unsigned long mask)
421 {
422         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
423 }
424
425 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
426 {
427         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
428 }
429
430 /**
431  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
432  * @page: The page within the block of interest
433  * @flags: The flags to set
434  * @pfn: The target page frame number
435  * @end_bitidx: The last bit of interest
436  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
437  */
438 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
439                                         unsigned long pfn,
440                                         unsigned long end_bitidx,
441                                         unsigned long mask)
442 {
443         unsigned long *bitmap;
444         unsigned long bitidx, word_bitidx;
445         unsigned long old_word, word;
446
447         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
448
449         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
450         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
451         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
452         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
453
454         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
455
456         bitidx += end_bitidx;
457         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
458         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
459
460         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
461         for (;;) {
462                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
463                 if (word == old_word)
464                         break;
465                 word = old_word;
466         }
467 }
468
469 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
470 {
471         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
472                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
473                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
474
475         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
476                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
477 }
478
479 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
480 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
481 {
482         int ret = 0;
483         unsigned seq;
484         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
485         unsigned long sp, start_pfn;
486
487         do {
488                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
489                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
490                 sp = zone->spanned_pages;
491                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
492                         ret = 1;
493         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
494
495         if (ret)
496                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
497                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
498                         start_pfn, start_pfn + sp);
499
500         return ret;
501 }
502
503 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
504 {
505         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
506                 return 0;
507         if (zone != page_zone(page))
508                 return 0;
509
510         return 1;
511 }
512 /*
513  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
514  */
515 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
516 {
517         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
518                 return 1;
519         if (!page_is_consistent(zone, page))
520                 return 1;
521
522         return 0;
523 }
524 #else
525 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
526 {
527         return 0;
528 }
529 #endif
530
531 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
532                 unsigned long bad_flags)
533 {
534         static unsigned long resume;
535         static unsigned long nr_shown;
536         static unsigned long nr_unshown;
537
538         /*
539          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
540          * or allow a steady drip of one report per second.
541          */
542         if (nr_shown == 60) {
543                 if (time_before(jiffies, resume)) {
544                         nr_unshown++;
545                         goto out;
546                 }
547                 if (nr_unshown) {
548                         pr_alert(
549                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
550                                 nr_unshown);
551                         nr_unshown = 0;
552                 }
553                 nr_shown = 0;
554         }
555         if (nr_shown++ == 0)
556                 resume = jiffies + 60 * HZ;
557
558         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
559                 current->comm, page_to_pfn(page));
560         __dump_page(page, reason);
561         bad_flags &= page->flags;
562         if (bad_flags)
563                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
564                                                 bad_flags, &bad_flags);
565         dump_page_owner(page);
566
567         print_modules();
568         dump_stack();
569 out:
570         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
571         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
572         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
573 }
574
575 /*
576  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
577  *
578  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
579  *
580  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
581  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
582  *
583  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
584  * page destructors. See compound_page_dtors.
585  *
586  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
587  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
588  */
589
590 void free_compound_page(struct page *page)
591 {
592         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
593 }
594
595 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
596 {
597         int i;
598         int nr_pages = 1 << order;
599
600         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
601         set_compound_order(page, order);
602         __SetPageHead(page);
603         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
604                 struct page *p = page + i;
605                 set_page_count(p, 0);
606                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
607                 set_compound_head(p, page);
608         }
609         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
610 }
611
612 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
613 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
614 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
615                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
616 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
617 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
618
619 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
620 {
621         if (!buf)
622                 return -EINVAL;
623         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
624 }
625 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
626
627 static bool need_debug_guardpage(void)
628 {
629         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
630         if (!debug_pagealloc_enabled())
631                 return false;
632
633         if (!debug_guardpage_minorder())
634                 return false;
635
636         return true;
637 }
638
639 static void init_debug_guardpage(void)
640 {
641         if (!debug_pagealloc_enabled())
642                 return;
643
644         if (!debug_guardpage_minorder())
645                 return;
646
647         _debug_guardpage_enabled = true;
648 }
649
650 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
651         .need = need_debug_guardpage,
652         .init = init_debug_guardpage,
653 };
654
655 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
656 {
657         unsigned long res;
658
659         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
660                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
661                 return 0;
662         }
663         _debug_guardpage_minorder = res;
664         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
665         return 0;
666 }
667 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
668
669 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
670                                 unsigned int order, int migratetype)
671 {
672         struct page_ext *page_ext;
673
674         if (!debug_guardpage_enabled())
675                 return false;
676
677         if (order >= debug_guardpage_minorder())
678                 return false;
679
680         page_ext = lookup_page_ext(page);
681         if (unlikely(!page_ext))
682                 return false;
683
684         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
685
686         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
687         set_page_private(page, order);
688         /* Guard pages are not available for any usage */
689         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
690
691         return true;
692 }
693
694 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
695                                 unsigned int order, int migratetype)
696 {
697         struct page_ext *page_ext;
698
699         if (!debug_guardpage_enabled())
700                 return;
701
702         page_ext = lookup_page_ext(page);
703         if (unlikely(!page_ext))
704                 return;
705
706         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
707
708         set_page_private(page, 0);
709         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
710                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
711 }
712 #else
713 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
714 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
715                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
716 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
717                                 unsigned int order, int migratetype) {}
718 #endif
719
720 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
721 {
722         set_page_private(page, order);
723         __SetPageBuddy(page);
724 }
725
726 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
727 {
728         __ClearPageBuddy(page);
729         set_page_private(page, 0);
730 }
731
732 /*
733  * This function checks whether a page is free && is the buddy
734  * we can do coalesce a page and its buddy if
735  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
736  * (b) the buddy is in the buddy system &&
737  * (c) a page and its buddy have the same order &&
738  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
739  *
740  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
741  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
742  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
743  * serialized by zone->lock.
744  *
745  * For recording page's order, we use page_private(page).
746  */
747 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
748                                                         unsigned int order)
749 {
750         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
751                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
752                         return 0;
753
754                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
755
756                 return 1;
757         }
758
759         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
760                 /*
761                  * zone check is done late to avoid uselessly
762                  * calculating zone/node ids for pages that could
763                  * never merge.
764                  */
765                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
766                         return 0;
767
768                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
769
770                 return 1;
771         }
772         return 0;
773 }
774
775 /*
776  * Freeing function for a buddy system allocator.
777  *
778  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
779  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
780  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
781  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
782  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
783  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
784  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
785  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
786  * parts of the VM system.
787  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
788  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
789  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
790  * field.
791  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
792  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
793  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
794  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
795  * triggers coalescing into a block of larger size.
796  *
797  * -- nyc
798  */
799
800 static inline void __free_one_page(struct page *page,
801                 unsigned long pfn,
802                 struct zone *zone, unsigned int order,
803                 int migratetype)
804 {
805         unsigned long combined_pfn;
806         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
807         struct page *buddy;
808         unsigned int max_order;
809
810         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
811
812         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
813         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
814
815         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
816         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
817                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
818
819         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
820         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
821
822 continue_merging:
823         while (order < max_order - 1) {
824                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
825                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
826
827                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
828                         goto done_merging;
829                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
830                         goto done_merging;
831                 /*
832                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
833                  * merge with it and move up one order.
834                  */
835                 if (page_is_guard(buddy)) {
836                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
837                 } else {
838                         list_del(&buddy->lru);
839                         zone->free_area[order].nr_free--;
840                         rmv_page_order(buddy);
841                 }
842                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
843                 page = page + (combined_pfn - pfn);
844                 pfn = combined_pfn;
845                 order++;
846         }
847         if (max_order < MAX_ORDER) {
848                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
849                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
850                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
851                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
852                  *
853                  * We don't want to hit this code for the more frequent
854                  * low-order merging.
855                  */
856                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
857                         int buddy_mt;
858
859                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
860                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
861                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
862
863                         if (migratetype != buddy_mt
864                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
865                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
866                                 goto done_merging;
867                 }
868                 max_order++;
869                 goto continue_merging;
870         }
871
872 done_merging:
873         set_page_order(page, order);
874
875         /*
876          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
877          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
878          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
879          * that is happening, add the free page to the tail of the list
880          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
881          * as a higher order page
882          */
883         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
884                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
885                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
886                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
887                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
888                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
889                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
890                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
891                         list_add_tail(&page->lru,
892                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
893                         goto out;
894                 }
895         }
896
897         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
898 out:
899         zone->free_area[order].nr_free++;
900 }
901
902 /*
903  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
904  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
905  * check if necessary.
906  */
907 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
908                                         unsigned long check_flags)
909 {
910         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
911                 return false;
912
913         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
914                         page_ref_count(page) |
915 #ifdef CONFIG_MEMCG
916                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
917 #endif
918                         (page->flags & check_flags)))
919                 return false;
920
921         return true;
922 }
923
924 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
925 {
926         const char *bad_reason;
927         unsigned long bad_flags;
928
929         bad_reason = NULL;
930         bad_flags = 0;
931
932         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
933                 bad_reason = "nonzero mapcount";
934         if (unlikely(page->mapping != NULL))
935                 bad_reason = "non-NULL mapping";
936         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
937                 bad_reason = "nonzero _refcount";
938         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
939                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
940                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
941         }
942 #ifdef CONFIG_MEMCG
943         if (unlikely(page->mem_cgroup))
944                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
945 #endif
946         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
947 }
948
949 static inline int free_pages_check(struct page *page)
950 {
951         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
952                 return 0;
953
954         /* Something has gone sideways, find it */
955         free_pages_check_bad(page);
956         return 1;
957 }
958
959 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
960 {
961         int ret = 1;
962
963         /*
964          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
965          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
966          */
967         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
968
969         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
970                 ret = 0;
971                 goto out;
972         }
973         switch (page - head_page) {
974         case 1:
975                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
976                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
977                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
978                         goto out;
979                 }
980                 break;
981         case 2:
982                 /*
983                  * the second tail page: ->mapping is
984                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
985                  */
986                 break;
987         default:
988                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
989                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
990                         goto out;
991                 }
992                 break;
993         }
994         if (unlikely(!PageTail(page))) {
995                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
996                 goto out;
997         }
998         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
999                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1000                 goto out;
1001         }
1002         ret = 0;
1003 out:
1004         page->mapping = NULL;
1005         clear_compound_head(page);
1006         return ret;
1007 }
1008
1009 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1010                                         unsigned int order, bool check_free)
1011 {
1012         int bad = 0;
1013
1014         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1015
1016         trace_mm_page_free(page, order);
1017
1018         /*
1019          * Check tail pages before head page information is cleared to
1020          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1021          */
1022         if (unlikely(order)) {
1023                 bool compound = PageCompound(page);
1024                 int i;
1025
1026                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1027
1028                 if (compound)
1029                         ClearPageDoubleMap(page);
1030                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1031                         if (compound)
1032                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1033                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1034                                 bad++;
1035                                 continue;
1036                         }
1037                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1038                 }
1039         }
1040         if (PageMappingFlags(page))
1041                 page->mapping = NULL;
1042         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1043                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1044         if (check_free)
1045                 bad += free_pages_check(page);
1046         if (bad)
1047                 return false;
1048
1049         page_cpupid_reset_last(page);
1050         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1051         reset_page_owner(page, order);
1052
1053         if (!PageHighMem(page)) {
1054                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1057                                            PAGE_SIZE << order);
1058         }
1059         arch_free_page(page, order);
1060         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1061         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1062         kasan_free_pages(page, order);
1063
1064         return true;
1065 }
1066
1067 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1068 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1069 {
1070         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1071 }
1072
1073 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1074 {
1075         return false;
1076 }
1077 #else
1078 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1079 {
1080         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1081 }
1082
1083 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1084 {
1085         return free_pages_check(page);
1086 }
1087 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1088
1089 /*
1090  * Frees a number of pages from the PCP lists
1091  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1092  * count is the number of pages to free.
1093  *
1094  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1095  * see if this freeing clears that state.
1096  *
1097  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1098  * pinned" detection logic.
1099  */
1100 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1101                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1102 {
1103         int migratetype = 0;
1104         int batch_free = 0;
1105         bool isolated_pageblocks;
1106
1107         spin_lock(&zone->lock);
1108         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1109
1110         while (count) {
1111                 struct page *page;
1112                 struct list_head *list;
1113
1114                 /*
1115                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1116                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1117                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1118                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1119                  * lists
1120                  */
1121                 do {
1122                         batch_free++;
1123                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1124                                 migratetype = 0;
1125                         list = &pcp->lists[migratetype];
1126                 } while (list_empty(list));
1127
1128                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1129                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1130                         batch_free = count;
1131
1132                 do {
1133                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1134
1135                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1136                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1137                         list_del(&page->lru);
1138
1139                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1140                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1141                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1142                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1143                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1144                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1145
1146                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1147                                 continue;
1148
1149                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1150                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1151                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1152         }
1153         spin_unlock(&zone->lock);
1154 }
1155
1156 static void free_one_page(struct zone *zone,
1157                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1158                                 unsigned int order,
1159                                 int migratetype)
1160 {
1161         spin_lock(&zone->lock);
1162         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1163                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1164                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1165         }
1166         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1167         spin_unlock(&zone->lock);
1168 }
1169
1170 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1171                                 unsigned long zone, int nid)
1172 {
1173         mm_zero_struct_page(page);
1174         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1175         init_page_count(page);
1176         page_mapcount_reset(page);
1177         page_cpupid_reset_last(page);
1178
1179         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1180 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1181         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1182         if (!is_highmem_idx(zone))
1183                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1184 #endif
1185 }
1186
1187 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1188                                         int nid)
1189 {
1190         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1191 }
1192
1193 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1194 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1195 {
1196         pg_data_t *pgdat;
1197         int nid, zid;
1198
1199         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1200                 return;
1201
1202         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1203         pgdat = NODE_DATA(nid);
1204
1205         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1206                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1207
1208                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1209                         break;
1210         }
1211         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1212 }
1213 #else
1214 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1215 {
1216 }
1217 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1218
1219 /*
1220  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1221  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1222  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1223  * sent to the buddy page allocator.
1224  */
1225 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1226 {
1227         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1228         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1229
1230         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1231                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1232                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1233
1234                         init_reserved_page(start_pfn);
1235
1236                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1237                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1238
1239                         SetPageReserved(page);
1240                 }
1241         }
1242 }
1243
1244 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1245 {
1246         unsigned long flags;
1247         int migratetype;
1248         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1249
1250         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1251                 return;
1252
1253         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1254         local_irq_save(flags);
1255         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1256         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1257         local_irq_restore(flags);
1258 }
1259
1260 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1261 {
1262         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1263         struct page *p = page;
1264         unsigned int loop;
1265
1266         prefetchw(p);
1267         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1268                 prefetchw(p + 1);
1269                 __ClearPageReserved(p);
1270                 set_page_count(p, 0);
1271         }
1272         __ClearPageReserved(p);
1273         set_page_count(p, 0);
1274
1275         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1276         set_page_refcounted(page);
1277         __free_pages(page, order);
1278 }
1279
1280 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1281         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1282
1283 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1284
1285 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1286 {
1287         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1288         int nid;
1289
1290         spin_lock(&early_pfn_lock);
1291         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1292         if (nid < 0)
1293                 nid = first_online_node;
1294         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1295
1296         return nid;
1297 }
1298 #endif
1299
1300 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1301 static inline bool __meminit __maybe_unused
1302 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1303                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1304 {
1305         int nid;
1306
1307         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1308         if (nid >= 0 && nid != node)
1309                 return false;
1310         return true;
1311 }
1312
1313 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1314 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1315 {
1316         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1317 }
1318
1319 #else
1320
1321 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1322 {
1323         return true;
1324 }
1325 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1326 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1327                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1328 {
1329         return true;
1330 }
1331 #endif
1332
1333
1334 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1335                                                         unsigned int order)
1336 {
1337         if (early_page_uninitialised(pfn))
1338                 return;
1339         return __free_pages_boot_core(page, order);
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1344  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1345  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1346  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1347  * pageblocks.
1348  *
1349  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1350  *
1351  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1352  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1353  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1354  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1355  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1356  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1357  * page in a pageblock.
1358  */
1359 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1360                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1361 {
1362         struct page *start_page;
1363         struct page *end_page;
1364
1365         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1366         end_pfn--;
1367
1368         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1369                 return NULL;
1370
1371         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1372         if (!start_page)
1373                 return NULL;
1374
1375         if (page_zone(start_page) != zone)
1376                 return NULL;
1377
1378         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1379
1380         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1381         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1382                 return NULL;
1383
1384         return start_page;
1385 }
1386
1387 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1388 {
1389         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1390         unsigned long block_end_pfn;
1391
1392         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1393         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1394                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1395                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1396
1397                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1398
1399                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1400                                              block_end_pfn, zone))
1401                         return;
1402         }
1403
1404         /* We confirm that there is no hole */
1405         zone->contiguous = true;
1406 }
1407
1408 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1409 {
1410         zone->contiguous = false;
1411 }
1412
1413 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1414 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1415                                        unsigned long nr_pages)
1416 {
1417         struct page *page;
1418         unsigned long i;
1419
1420         if (!nr_pages)
1421                 return;
1422
1423         page = pfn_to_page(pfn);
1424
1425         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1426         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1427             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1428                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1429                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1430                 return;
1431         }
1432
1433         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1434                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1435                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1436                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1437         }
1438 }
1439
1440 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1441 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1442 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1443
1444 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1445 {
1446         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1447                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1448 }
1449
1450 /*
1451  * Helper for deferred_init_range, free the given range, reset the counters, and
1452  * return number of pages freed.
1453  */
1454 static inline unsigned long __init __def_free(unsigned long *nr_free,
1455                                               unsigned long *free_base_pfn,
1456                                               struct page **page)
1457 {
1458         unsigned long nr = *nr_free;
1459
1460         deferred_free_range(*free_base_pfn, nr);
1461         *free_base_pfn = 0;
1462         *nr_free = 0;
1463         *page = NULL;
1464
1465         return nr;
1466 }
1467
1468 static unsigned long __init deferred_init_range(int nid, int zid,
1469                                                 unsigned long start_pfn,
1470                                                 unsigned long end_pfn)
1471 {
1472         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1473         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1474         unsigned long free_base_pfn = 0;
1475         unsigned long nr_pages = 0;
1476         unsigned long nr_free = 0;
1477         struct page *page = NULL;
1478         unsigned long pfn;
1479
1480         /*
1481          * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible
1482          * to have holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not
1483          * possible, this function is optimized out.
1484          *
1485          * Then, we check if a current large page is valid by only checking the
1486          * validity of the head pfn.
1487          *
1488          * meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1489          * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not
1490          * belong to this memory node.
1491          *
1492          * Finally, we minimize pfn page lookups and scheduler checks by
1493          * performing it only once every pageblock_nr_pages.
1494          *
1495          * We do it in two loops: first we initialize struct page, than free to
1496          * buddy allocator, becuse while we are freeing pages we can access
1497          * pages that are ahead (computing buddy page in __free_one_page()).
1498          */
1499         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1500                 if (!pfn_valid_within(pfn))
1501                         continue;
1502                 if ((pfn & nr_pgmask) || pfn_valid(pfn)) {
1503                         if (meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1504                                 if (page && (pfn & nr_pgmask))
1505                                         page++;
1506                                 else
1507                                         page = pfn_to_page(pfn);
1508                                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1509                                 cond_resched();
1510                         }
1511                 }
1512         }
1513
1514         page = NULL;
1515         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1516                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
1517                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1518                 } else if (!(pfn & nr_pgmask) && !pfn_valid(pfn)) {
1519                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1520                 } else if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1521                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1522                 } else if (page && (pfn & nr_pgmask)) {
1523                         page++;
1524                         nr_free++;
1525                 } else {
1526                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1527                         page = pfn_to_page(pfn);
1528                         free_base_pfn = pfn;
1529                         nr_free = 1;
1530                         cond_resched();
1531                 }
1532         }
1533         /* Free the last block of pages to allocator */
1534         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1535
1536         return nr_pages;
1537 }
1538
1539 /* Initialise remaining memory on a node */
1540 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1541 {
1542         pg_data_t *pgdat = data;
1543         int nid = pgdat->node_id;
1544         unsigned long start = jiffies;
1545         unsigned long nr_pages = 0;
1546         unsigned long spfn, epfn;
1547         phys_addr_t spa, epa;
1548         int zid;
1549         struct zone *zone;
1550         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1551         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1552         u64 i;
1553
1554         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1555                 pgdat_init_report_one_done();
1556                 return 0;
1557         }
1558
1559         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1560         if (!cpumask_empty(cpumask))
1561                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1562
1563         /* Sanity check boundaries */
1564         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1565         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1566         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1567
1568         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1569         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1570                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1571                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1572                         break;
1573         }
1574         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1575
1576         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1577                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1578                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1579                 nr_pages += deferred_init_range(nid, zid, spfn, epfn);
1580         }
1581
1582         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1583         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1584
1585         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1586                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1587
1588         pgdat_init_report_one_done();
1589         return 0;
1590 }
1591 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1592
1593 void __init page_alloc_init_late(void)
1594 {
1595         struct zone *zone;
1596
1597 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1598         int nid;
1599
1600         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1601         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1602         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1603                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1604         }
1605
1606         /* Block until all are initialised */
1607         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1608
1609         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1610         files_maxfiles_init();
1611 #endif
1612 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1613         /* Discard memblock private memory */
1614         memblock_discard();
1615 #endif
1616
1617         for_each_populated_zone(zone)
1618                 set_zone_contiguous(zone);
1619 }
1620
1621 #ifdef CONFIG_CMA
1622 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1623 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1624 {
1625         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1626         struct page *p = page;
1627
1628         do {
1629                 __ClearPageReserved(p);
1630                 set_page_count(p, 0);
1631         } while (++p, --i);
1632
1633         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1634
1635         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1636                 i = pageblock_nr_pages;
1637                 p = page;
1638                 do {
1639                         set_page_refcounted(p);
1640                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1641                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1642                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1643         } else {
1644                 set_page_refcounted(page);
1645                 __free_pages(page, pageblock_order);
1646         }
1647
1648         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1649 }
1650 #endif
1651
1652 /*
1653  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1654  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1655  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1656  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1657  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1658  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1659  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1660  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1661  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1662  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1663  *
1664  * -- nyc
1665  */
1666 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1667         int low, int high, struct free_area *area,
1668         int migratetype)
1669 {
1670         unsigned long size = 1 << high;
1671
1672         while (high > low) {
1673                 area--;
1674                 high--;
1675                 size >>= 1;
1676                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1677
1678                 /*
1679                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1680                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1681                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1682                  * pages will stay not present in virtual address space
1683                  */
1684                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1685                         continue;
1686
1687                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1688                 area->nr_free++;
1689                 set_page_order(&page[size], high);
1690         }
1691 }
1692
1693 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1694 {
1695         const char *bad_reason = NULL;
1696         unsigned long bad_flags = 0;
1697
1698         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1699                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1700         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1701                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1702         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1703                 bad_reason = "nonzero _count";
1704         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1705                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1706                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1707                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1708                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1709                 return;
1710         }
1711         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1712                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1713                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1714         }
1715 #ifdef CONFIG_MEMCG
1716         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1717                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1718 #endif
1719         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1720 }
1721
1722 /*
1723  * This page is about to be returned from the page allocator
1724  */
1725 static inline int check_new_page(struct page *page)
1726 {
1727         if (likely(page_expected_state(page,
1728                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1729                 return 0;
1730
1731         check_new_page_bad(page);
1732         return 1;
1733 }
1734
1735 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1736 {
1737         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1738                 page_poisoning_enabled();
1739 }
1740
1741 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1742 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1743 {
1744         return false;
1745 }
1746
1747 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1748 {
1749         return check_new_page(page);
1750 }
1751 #else
1752 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1753 {
1754         return check_new_page(page);
1755 }
1756 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1757 {
1758         return false;
1759 }
1760 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1761
1762 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1763 {
1764         int i;
1765         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1766                 struct page *p = page + i;
1767
1768                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1769                         return true;
1770         }
1771
1772         return false;
1773 }
1774
1775 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1776                                 gfp_t gfp_flags)
1777 {
1778         set_page_private(page, 0);
1779         set_page_refcounted(page);
1780
1781         arch_alloc_page(page, order);
1782         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1783         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1784         kasan_alloc_pages(page, order);
1785         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1786 }
1787
1788 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1789                                                         unsigned int alloc_flags)
1790 {
1791         int i;
1792
1793         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1794
1795         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1796                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1797                         clear_highpage(page + i);
1798
1799         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1800                 prep_compound_page(page, order);
1801
1802         /*
1803          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1804          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1805          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1806          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1807          */
1808         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1809                 set_page_pfmemalloc(page);
1810         else
1811                 clear_page_pfmemalloc(page);
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1816  * the smallest available page from the freelists
1817  */
1818 static __always_inline
1819 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1820                                                 int migratetype)
1821 {
1822         unsigned int current_order;
1823         struct free_area *area;
1824         struct page *page;
1825
1826         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1827         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1828                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1829                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1830                                                         struct page, lru);
1831                 if (!page)
1832                         continue;
1833                 list_del(&page->lru);
1834                 rmv_page_order(page);
1835                 area->nr_free--;
1836                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1837                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1838                 return page;
1839         }
1840
1841         return NULL;
1842 }
1843
1844
1845 /*
1846  * This array describes the order lists are fallen back to when
1847  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1848  */
1849 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1850         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1851         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1852         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1853 #ifdef CONFIG_CMA
1854         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1855 #endif
1856 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1857         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1858 #endif
1859 };
1860
1861 #ifdef CONFIG_CMA
1862 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1863                                         unsigned int order)
1864 {
1865         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1866 }
1867 #else
1868 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1869                                         unsigned int order) { return NULL; }
1870 #endif
1871
1872 /*
1873  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1874  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1875  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1876  */
1877 static int move_freepages(struct zone *zone,
1878                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1879                           int migratetype, int *num_movable)
1880 {
1881         struct page *page;
1882         unsigned int order;
1883         int pages_moved = 0;
1884
1885 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1886         /*
1887          * page_zone is not safe to call in this context when
1888          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1889          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1890          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1891          * grouping pages by mobility
1892          */
1893         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1894 #endif
1895
1896         if (num_movable)
1897                 *num_movable = 0;
1898
1899         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1900                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1901                         page++;
1902                         continue;
1903                 }
1904
1905                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1906                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1907
1908                 if (!PageBuddy(page)) {
1909                         /*
1910                          * We assume that pages that could be isolated for
1911                          * migration are movable. But we don't actually try
1912                          * isolating, as that would be expensive.
1913                          */
1914                         if (num_movable &&
1915                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1916                                 (*num_movable)++;
1917
1918                         page++;
1919                         continue;
1920                 }
1921
1922                 order = page_order(page);
1923                 list_move(&page->lru,
1924                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1925                 page += 1 << order;
1926                 pages_moved += 1 << order;
1927         }
1928
1929         return pages_moved;
1930 }
1931
1932 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1933                                 int migratetype, int *num_movable)
1934 {
1935         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1936         struct page *start_page, *end_page;
1937
1938         start_pfn = page_to_pfn(page);
1939         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1940         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1941         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1942         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1943
1944         /* Do not cross zone boundaries */
1945         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1946                 start_page = page;
1947         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1948                 return 0;
1949
1950         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1951                                                                 num_movable);
1952 }
1953
1954 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1955                                         int start_order, int migratetype)
1956 {
1957         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1958
1959         while (nr_pageblocks--) {
1960                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1961                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1962         }
1963 }
1964
1965 /*
1966  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1967  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1968  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1969  *
1970  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1971  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1972  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1973  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1974  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1975  * pageblocks.
1976  */
1977 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1978 {
1979         /*
1980          * Leaving this order check is intended, although there is
1981          * relaxed order check in next check. The reason is that
1982          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1983          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1984          * so could be changed anytime.
1985          */
1986         if (order >= pageblock_order)
1987                 return true;
1988
1989         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1990                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1991                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1992                 page_group_by_mobility_disabled)
1993                 return true;
1994
1995         return false;
1996 }
1997
1998 /*
1999  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2000  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2001  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2002  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2003  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2004  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2005  */
2006 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2007                                         int start_type, bool whole_block)
2008 {
2009         unsigned int current_order = page_order(page);
2010         struct free_area *area;
2011         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2012         int old_block_type;
2013
2014         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2015
2016         /*
2017          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2018          * highatomic accounting.
2019          */
2020         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2021                 goto single_page;
2022
2023         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2024         if (current_order >= pageblock_order) {
2025                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2026                 goto single_page;
2027         }
2028
2029         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2030         if (!whole_block)
2031                 goto single_page;
2032
2033         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2034                                                 &movable_pages);
2035         /*
2036          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2037          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2038          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2039          */
2040         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2041                 alike_pages = movable_pages;
2042         } else {
2043                 /*
2044                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2045                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2046                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2047                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2048                  * exact migratetype of non-movable pages.
2049                  */
2050                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2051                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2052                                                 - (free_pages + movable_pages);
2053                 else
2054                         alike_pages = 0;
2055         }
2056
2057         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2058         if (!free_pages)
2059                 goto single_page;
2060
2061         /*
2062          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2063          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2064          */
2065         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2066                         page_group_by_mobility_disabled)
2067                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2068
2069         return;
2070
2071 single_page:
2072         area = &zone->free_area[current_order];
2073         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2074 }
2075
2076 /*
2077  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2078  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2079  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2080  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2081  */
2082 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2083                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2084 {
2085         int i;
2086         int fallback_mt;
2087
2088         if (area->nr_free == 0)
2089                 return -1;
2090
2091         *can_steal = false;
2092         for (i = 0;; i++) {
2093                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2094                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2095                         break;
2096
2097                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2098                         continue;
2099
2100                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2101                         *can_steal = true;
2102
2103                 if (!only_stealable)
2104                         return fallback_mt;
2105
2106                 if (*can_steal)
2107                         return fallback_mt;
2108         }
2109
2110         return -1;
2111 }
2112
2113 /*
2114  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2115  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2116  */
2117 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2118                                 unsigned int alloc_order)
2119 {
2120         int mt;
2121         unsigned long max_managed, flags;
2122
2123         /*
2124          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2125          * Check is race-prone but harmless.
2126          */
2127         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2128         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2129                 return;
2130
2131         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2132
2133         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2134         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2135                 goto out_unlock;
2136
2137         /* Yoink! */
2138         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2139         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2140             && !is_migrate_cma(mt)) {
2141                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2142                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2143                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2144         }
2145
2146 out_unlock:
2147         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2148 }
2149
2150 /*
2151  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2152  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2153  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2154  * to recover from than an OOM.
2155  *
2156  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2157  * pageblock is exhausted.
2158  */
2159 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2160                                                 bool force)
2161 {
2162         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2163         unsigned long flags;
2164         struct zoneref *z;
2165         struct zone *zone;
2166         struct page *page;
2167         int order;
2168         bool ret;
2169
2170         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2171                                                                 ac->nodemask) {
2172                 /*
2173                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2174                  * is really high.
2175                  */
2176                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2177                                         pageblock_nr_pages)
2178                         continue;
2179
2180                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2181                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2182                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2183
2184                         page = list_first_entry_or_null(
2185                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2186                                         struct page, lru);
2187                         if (!page)
2188                                 continue;
2189
2190                         /*
2191                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2192                          * we can counter several free pages in a pageblock
2193                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2194                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2195                          * adjust the count once.
2196                          */
2197                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2198                                 /*
2199                                  * It should never happen but changes to
2200                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2201                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2202                                  * while unreserving so be safe and watch for
2203                                  * underflows.
2204                                  */
2205                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2206                                                 pageblock_nr_pages,
2207                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2208                         }
2209
2210                         /*
2211                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2212                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2213                          * is doing the work and needs the pages. More
2214                          * importantly, if the block was always converted to
2215                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2216                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2217                          * may increase.
2218                          */
2219                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2220                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2221                                                                         NULL);
2222                         if (ret) {
2223                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2224                                 return ret;
2225                         }
2226                 }
2227                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2228         }
2229
2230         return false;
2231 }
2232
2233 /*
2234  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2235  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2236  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2237  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2238  *
2239  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2240  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2241  * condition simpler.
2242  */
2243 static __always_inline bool
2244 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2245 {
2246         struct free_area *area;
2247         int current_order;
2248         struct page *page;
2249         int fallback_mt;
2250         bool can_steal;
2251
2252         /*
2253          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2254          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2255          * would be too costly to do exactly.
2256          */
2257         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2258                                 --current_order) {
2259                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2260                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2261                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2262                 if (fallback_mt == -1)
2263                         continue;
2264
2265                 /*
2266                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2267                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2268                  * steal and split the smallest available page instead of the
2269                  * largest available page, because even if the next movable
2270                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2271                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2272                  */
2273                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2274                                         && current_order > order)
2275                         goto find_smallest;
2276
2277                 goto do_steal;
2278         }
2279
2280         return false;
2281
2282 find_smallest:
2283         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2284                                                         current_order++) {
2285                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2286                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2287                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2288                 if (fallback_mt != -1)
2289                         break;
2290         }
2291
2292         /*
2293          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2294          * when looking for the largest page.
2295          */
2296         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2297
2298 do_steal:
2299         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2300                                                         struct page, lru);
2301
2302         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2303
2304         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2305                 start_migratetype, fallback_mt);
2306
2307         return true;
2308
2309 }
2310
2311 /*
2312  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2313  * Call me with the zone->lock already held.
2314  */
2315 static __always_inline struct page *
2316 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype)
2317 {
2318         struct page *page;
2319
2320 retry:
2321         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2322         if (unlikely(!page)) {
2323                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2324                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2325
2326                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2327                         goto retry;
2328         }
2329
2330         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2331         return page;
2332 }
2333
2334 /*
2335  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2336  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2337  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2338  */
2339 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2340                         unsigned long count, struct list_head *list,
2341                         int migratetype)
2342 {
2343         int i, alloced = 0;
2344
2345         spin_lock(&zone->lock);
2346         for (i = 0; i < count; ++i) {
2347                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2348                 if (unlikely(page == NULL))
2349                         break;
2350
2351                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2352                         continue;
2353
2354                 /*
2355                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2356                  * physical page order. The page is added to the tail of
2357                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2358                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2359                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2360                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2361                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2362                  * pages are ordered properly.
2363                  */
2364                 list_add_tail(&page->lru, list);
2365                 alloced++;
2366                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2367                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2368                                               -(1 << order));
2369         }
2370
2371         /*
2372          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2373          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2374          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2375          * pages added to the pcp list.
2376          */
2377         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2378         spin_unlock(&zone->lock);
2379         return alloced;
2380 }
2381
2382 #ifdef CONFIG_NUMA
2383 /*
2384  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2385  * currently executing processor on remote nodes after they have
2386  * expired.
2387  *
2388  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2389  * a single processor.
2390  */
2391 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2392 {
2393         unsigned long flags;
2394         int to_drain, batch;
2395
2396         local_irq_save(flags);
2397         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2398         to_drain = min(pcp->count, batch);
2399         if (to_drain > 0) {
2400                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2401                 pcp->count -= to_drain;
2402         }
2403         local_irq_restore(flags);
2404 }
2405 #endif
2406
2407 /*
2408  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2409  *
2410  * The processor must either be the current processor and the
2411  * thread pinned to the current processor or a processor that
2412  * is not online.
2413  */
2414 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2415 {
2416         unsigned long flags;
2417         struct per_cpu_pageset *pset;
2418         struct per_cpu_pages *pcp;
2419
2420         local_irq_save(flags);
2421         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2422
2423         pcp = &pset->pcp;
2424         if (pcp->count) {
2425                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2426                 pcp->count = 0;
2427         }
2428         local_irq_restore(flags);
2429 }
2430
2431 /*
2432  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2433  *
2434  * The processor must either be the current processor and the
2435  * thread pinned to the current processor or a processor that
2436  * is not online.
2437  */
2438 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2439 {
2440         struct zone *zone;
2441
2442         for_each_populated_zone(zone) {
2443                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2444         }
2445 }
2446
2447 /*
2448  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2449  *
2450  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2451  * the single zone's pages.
2452  */
2453 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2454 {
2455         int cpu = smp_processor_id();
2456
2457         if (zone)
2458                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2459         else
2460                 drain_pages(cpu);
2461 }
2462
2463 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2464 {
2465         /*
2466          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2467          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2468          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2469          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2470          * a different one.
2471          */
2472         preempt_disable();
2473         drain_local_pages(NULL);
2474         preempt_enable();
2475 }
2476
2477 /*
2478  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2479  *
2480  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2481  *
2482  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2483  */
2484 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2485 {
2486         int cpu;
2487
2488         /*
2489          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2490          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2491          */
2492         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2493
2494         /*
2495          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2496          * initialized.
2497          */
2498         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2499                 return;
2500
2501         /* Workqueues cannot recurse */
2502         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2503                 return;
2504
2505         /*
2506          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2507          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2508          * the drain to be complete when the call returns.
2509          */
2510         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2511                 if (!zone)
2512                         return;
2513                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2514         }
2515
2516         /*
2517          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2518          * as offline notification will cause the notified
2519          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2520          * disables preemption as part of its processing
2521          */
2522         for_each_online_cpu(cpu) {
2523                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2524                 struct zone *z;
2525                 bool has_pcps = false;
2526
2527                 if (zone) {
2528                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2529                         if (pcp->pcp.count)
2530                                 has_pcps = true;
2531                 } else {
2532                         for_each_populated_zone(z) {
2533                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2534                                 if (pcp->pcp.count) {
2535                                         has_pcps = true;
2536                                         break;
2537                                 }
2538                         }
2539                 }
2540
2541                 if (has_pcps)
2542                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2543                 else
2544                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2545         }
2546
2547         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2548                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2549                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2550                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2551         }
2552         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2553                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2554
2555         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2556 }
2557
2558 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2559
2560 /*
2561  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2562  */
2563 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2564
2565 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2566 {
2567         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2568         unsigned long flags;
2569         unsigned int order, t;
2570         struct page *page;
2571
2572         if (zone_is_empty(zone))
2573                 return;
2574
2575         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2576
2577         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2578         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2579                 if (pfn_valid(pfn)) {
2580                         page = pfn_to_page(pfn);
2581
2582                         if (!--page_count) {
2583                                 touch_nmi_watchdog();
2584                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2585                         }
2586
2587                         if (page_zone(page) != zone)
2588                                 continue;
2589
2590                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2591                                 swsusp_unset_page_free(page);
2592                 }
2593
2594         for_each_migratetype_order(order, t) {
2595                 list_for_each_entry(page,
2596                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2597                         unsigned long i;
2598
2599                         pfn = page_to_pfn(page);
2600                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2601                                 if (!--page_count) {
2602                                         touch_nmi_watchdog();
2603                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2604                                 }
2605                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2606                         }
2607                 }
2608         }
2609         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2610 }
2611 #endif /* CONFIG_PM */
2612
2613 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2614 {
2615         int migratetype;
2616
2617         if (!free_pcp_prepare(page))
2618                 return false;
2619
2620         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2621         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2622         return true;
2623 }
2624
2625 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2626 {
2627         struct zone *zone = page_zone(page);
2628         struct per_cpu_pages *pcp;
2629         int migratetype;
2630
2631         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2632         __count_vm_event(PGFREE);
2633
2634         /*
2635          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2636          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2637          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2638          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2639          * excessively into the page allocator
2640          */
2641         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2642                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2643                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2644                         return;
2645                 }
2646                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2647         }
2648
2649         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2650         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2651         pcp->count++;
2652         if (pcp->count >= pcp->high) {
2653                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2654                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2655                 pcp->count -= batch;
2656         }
2657 }
2658
2659 /*
2660  * Free a 0-order page
2661  */
2662 void free_unref_page(struct page *page)
2663 {
2664         unsigned long flags;
2665         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2666
2667         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2668                 return;
2669
2670         local_irq_save(flags);
2671         free_unref_page_commit(page, pfn);
2672         local_irq_restore(flags);
2673 }
2674
2675 /*
2676  * Free a list of 0-order pages
2677  */
2678 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2679 {
2680         struct page *page, *next;
2681         unsigned long flags, pfn;
2682
2683         /* Prepare pages for freeing */
2684         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2685                 pfn = page_to_pfn(page);
2686                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2687                         list_del(&page->lru);
2688                 set_page_private(page, pfn);
2689         }
2690
2691         local_irq_save(flags);
2692         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2693                 unsigned long pfn = page_private(page);
2694
2695                 set_page_private(page, 0);
2696                 trace_mm_page_free_batched(page);
2697                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2698         }
2699         local_irq_restore(flags);
2700 }
2701
2702 /*
2703  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2704  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2705  * Each sub-page must be freed individually.
2706  *
2707  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2708  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2709  */
2710 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2711 {
2712         int i;
2713
2714         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2715         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2716
2717         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2718                 set_page_refcounted(page + i);
2719         split_page_owner(page, order);
2720 }
2721 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2722
2723 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2724 {
2725         unsigned long watermark;
2726         struct zone *zone;
2727         int mt;
2728
2729         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2730
2731         zone = page_zone(page);
2732         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2733
2734         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2735                 /*
2736                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2737                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2738                  * watermark, because we already know our high-order page
2739                  * exists.
2740                  */
2741                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2742                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2743                         return 0;
2744
2745                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2746         }
2747
2748         /* Remove page from free list */
2749         list_del(&page->lru);
2750         zone->free_area[order].nr_free--;
2751         rmv_page_order(page);
2752
2753         /*
2754          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2755          * pageblock
2756          */
2757         if (order >= pageblock_order - 1) {
2758                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2759                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2760                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2761                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2762                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2763                                 set_pageblock_migratetype(page,
2764                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2765                 }
2766         }
2767
2768
2769         return 1UL << order;
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Update NUMA hit/miss statistics
2774  *
2775  * Must be called with interrupts disabled.
2776  */
2777 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2778 {
2779 #ifdef CONFIG_NUMA
2780         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2781
2782         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
2783         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2784                 return;
2785
2786         if (z->node != numa_node_id())
2787                 local_stat = NUMA_OTHER;
2788
2789         if (z->node == preferred_zone->node)
2790                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2791         else {
2792                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2793                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2794         }
2795         __inc_numa_state(z, local_stat);
2796 #endif
2797 }
2798
2799 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2800 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2801                         struct per_cpu_pages *pcp,
2802                         struct list_head *list)
2803 {
2804         struct page *page;
2805
2806         do {
2807                 if (list_empty(list)) {
2808                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2809                                         pcp->batch, list,
2810                                         migratetype);
2811                         if (unlikely(list_empty(list)))
2812                                 return NULL;
2813                 }
2814
2815                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2816                 list_del(&page->lru);
2817                 pcp->count--;
2818         } while (check_new_pcp(page));
2819
2820         return page;
2821 }
2822
2823 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2824 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2825                         struct zone *zone, unsigned int order,
2826                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2827 {
2828         struct per_cpu_pages *pcp;
2829         struct list_head *list;
2830         struct page *page;
2831         unsigned long flags;
2832
2833         local_irq_save(flags);
2834         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2835         list = &pcp->lists[migratetype];
2836         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, pcp, list);
2837         if (page) {
2838                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2839                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2840         }
2841         local_irq_restore(flags);
2842         return page;
2843 }
2844
2845 /*
2846  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2847  */
2848 static inline
2849 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2850                         struct zone *zone, unsigned int order,
2851                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2852                         int migratetype)
2853 {
2854         unsigned long flags;
2855         struct page *page;
2856
2857         if (likely(order == 0)) {
2858                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2859                                 gfp_flags, migratetype);
2860                 goto out;
2861         }
2862
2863         /*
2864          * We most definitely don't want callers attempting to
2865          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2866          */
2867         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2868         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2869
2870         do {
2871                 page = NULL;
2872                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2873                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2874                         if (page)
2875                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2876                 }
2877                 if (!page)
2878                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2879         } while (page && check_new_pages(page, order));
2880         spin_unlock(&zone->lock);
2881         if (!page)
2882                 goto failed;
2883         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2884                                   get_pcppage_migratetype(page));
2885
2886         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2887         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2888         local_irq_restore(flags);
2889
2890 out:
2891         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2892         return page;
2893
2894 failed:
2895         local_irq_restore(flags);
2896         return NULL;
2897 }
2898
2899 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2900
2901 static struct {
2902         struct fault_attr attr;
2903
2904         bool ignore_gfp_highmem;
2905         bool ignore_gfp_reclaim;
2906         u32 min_order;
2907 } fail_page_alloc = {
2908         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2909         .ignore_gfp_reclaim = true,
2910         .ignore_gfp_highmem = true,
2911         .min_order = 1,
2912 };
2913
2914 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2915 {
2916         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2917 }
2918 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2919
2920 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2921 {
2922         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2923                 return false;
2924         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2925                 return false;
2926         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2927                 return false;
2928         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2929                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2930                 return false;
2931
2932         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2933 }
2934
2935 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2936
2937 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2938 {
2939         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2940         struct dentry *dir;
2941
2942         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2943                                         &fail_page_alloc.attr);
2944         if (IS_ERR(dir))
2945                 return PTR_ERR(dir);
2946
2947         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2948                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2949                 goto fail;
2950         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2951                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2952                 goto fail;
2953         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2954                                 &fail_page_alloc.min_order))
2955                 goto fail;
2956
2957         return 0;
2958 fail:
2959         debugfs_remove_recursive(dir);
2960
2961         return -ENOMEM;
2962 }
2963
2964 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2965
2966 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2967
2968 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2969
2970 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2971 {
2972         return false;
2973 }
2974
2975 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2976
2977 /*
2978  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2979  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2980  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2981  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2982  */
2983 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2984                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2985                          long free_pages)
2986 {
2987         long min = mark;
2988         int o;
2989         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
2990
2991         /* free_pages may go negative - that's OK */
2992         free_pages -= (1 << order) - 1;
2993
2994         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2995                 min -= min / 2;
2996
2997         /*
2998          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2999          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3000          * atomic reserve but it avoids a search.
3001          */
3002         if (likely(!alloc_harder)) {
3003                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3004         } else {
3005                 /*
3006                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3007                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3008                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3009                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3010                  */
3011                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3012                         min -= min / 2;
3013                 else
3014                         min -= min / 4;
3015         }
3016
3017
3018 #ifdef CONFIG_CMA
3019         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3020         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3021                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3022 #endif
3023
3024         /*
3025          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3026          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3027          * even if a suitable page happened to be free.
3028          */
3029         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3030                 return false;
3031
3032         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3033         if (!order)
3034                 return true;
3035
3036         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3037         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3038                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3039                 int mt;
3040
3041                 if (!area->nr_free)
3042                         continue;
3043
3044                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3045                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3046                                 return true;
3047                 }
3048
3049 #ifdef CONFIG_CMA
3050                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3051                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3052                         return true;
3053                 }
3054 #endif
3055                 if (alloc_harder &&
3056                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3057                         return true;
3058         }
3059         return false;
3060 }
3061
3062 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3063                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3064 {
3065         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3066                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3067 }
3068
3069 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3070                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3071 {
3072         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3073         long cma_pages = 0;
3074
3075 #ifdef CONFIG_CMA
3076         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3077         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3078                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3079 #endif
3080
3081         /*
3082          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3083          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3084          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3085          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3086          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3087          */
3088         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3089                 return true;
3090
3091         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3092                                         free_pages);
3093 }
3094
3095 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3096                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3097 {
3098         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3099
3100         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3101                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3102
3103         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3104                                                                 free_pages);
3105 }
3106
3107 #ifdef CONFIG_NUMA
3108 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3109 {
3110         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3111                                 RECLAIM_DISTANCE;
3112 }
3113 #else   /* CONFIG_NUMA */
3114 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3115 {
3116         return true;
3117 }
3118 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3119
3120 /*
3121  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3122  * a page.
3123  */
3124 static struct page *
3125 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3126                                                 const struct alloc_context *ac)
3127 {
3128         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3129         struct zone *zone;
3130         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3131
3132         /*
3133          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3134          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3135          */
3136         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3137                                                                 ac->nodemask) {
3138                 struct page *page;
3139                 unsigned long mark;
3140
3141                 if (cpusets_enabled() &&
3142                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3143                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3144                                 continue;
3145                 /*
3146                  * When allocating a page cache page for writing, we
3147                  * want to get it from a node that is within its dirty
3148                  * limit, such that no single node holds more than its
3149                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3150                  * The dirty limits take into account the node's
3151                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3152                  * should be able to balance it without having to
3153                  * write pages from its LRU list.
3154                  *
3155                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3156                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3157                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3158                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3159                  * nodes are together not big enough to reach the
3160                  * global limit.  The proper fix for these situations
3161                  * will require awareness of nodes in the
3162                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3163                  */
3164                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3165                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3166                                 continue;
3167
3168                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3169                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3170                                 continue;
3171                         }
3172                 }
3173
3174                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3175                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3176                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3177                         int ret;
3178
3179                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3180                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3181                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3182                                 goto try_this_zone;
3183
3184                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3185                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3186                                 continue;
3187
3188                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3189                         switch (ret) {
3190                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3191                                 /* did not scan */
3192                                 continue;
3193                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3194                                 /* scanned but unreclaimable */
3195                                 continue;
3196                         default:
3197                                 /* did we reclaim enough */
3198                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3199                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3200                                         goto try_this_zone;
3201
3202                                 continue;
3203                         }
3204                 }
3205
3206 try_this_zone:
3207                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3208                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3209                 if (page) {
3210                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3211
3212                         /*
3213                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3214                          * if the pageblock should be reserved for the future
3215                          */
3216                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3217                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3218
3219                         return page;
3220                 }
3221         }
3222
3223         return NULL;
3224 }
3225
3226 /*
3227  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3228  * meminfo in irq context.
3229  */
3230 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3231 {
3232         bool ret = false;
3233
3234 #if NODES_SHIFT > 8
3235         ret = in_interrupt();
3236 #endif
3237         return ret;
3238 }
3239
3240 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3241 {
3242         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3243         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3244
3245         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3246                 return;
3247
3248         /*
3249          * This documents exceptions given to allocations in certain
3250          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3251          * of allowed nodes.
3252          */
3253         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3254                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3255                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3256                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3257         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3258                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3259
3260         show_mem(filter, nodemask);
3261 }
3262
3263 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3264 {
3265         struct va_format vaf;
3266         va_list args;
3267         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3268                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3269
3270         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3271                 return;
3272
3273         pr_warn("%s: ", current->comm);
3274
3275         va_start(args, fmt);
3276         vaf.fmt = fmt;
3277         vaf.va = &args;
3278         pr_cont("%pV", &vaf);
3279         va_end(args);
3280
3281         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3282         if (nodemask)
3283                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3284         else
3285                 pr_cont("(null)\n");
3286
3287         cpuset_print_current_mems_allowed();
3288
3289         dump_stack();
3290         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3291 }
3292
3293 static inline struct page *
3294 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3295                               unsigned int alloc_flags,
3296                               const struct alloc_context *ac)
3297 {
3298         struct page *page;
3299
3300         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3301                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3302         /*
3303          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3304          * are depleted
3305          */
3306         if (!page)
3307                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3308                                 alloc_flags, ac);
3309
3310         return page;
3311 }
3312
3313 static inline struct page *
3314 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3315         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3316 {
3317         struct oom_control oc = {
3318                 .zonelist = ac->zonelist,
3319                 .nodemask = ac->nodemask,
3320                 .memcg = NULL,
3321                 .gfp_mask = gfp_mask,
3322                 .order = order,
3323         };
3324         struct page *page;
3325
3326         *did_some_progress = 0;
3327
3328         /*
3329          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3330          * making progress for us.
3331          */
3332         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3333                 *did_some_progress = 1;
3334                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3335                 return NULL;
3336         }
3337
3338         /*
3339          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3340          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3341          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3342          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3343          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3344          */
3345         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3346                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3347                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3348         if (page)
3349                 goto out;
3350
3351         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3352         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3353                 goto out;
3354         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3355         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3356                 goto out;
3357         /*
3358          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3359          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3360          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3361          * fallback than shooting a random task.
3362          */
3363         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3364                 goto out;
3365         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3366         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3367                 goto out;
3368         if (pm_suspended_storage())
3369                 goto out;
3370         /*
3371          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3372          * other request to make a forward progress.
3373          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3374          * do much for this context but let's try it to at least get
3375          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3376          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3377          * failures more gracefully we should just bail out here.
3378          */
3379
3380         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3381         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3382                 goto out;
3383
3384         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3385         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3386                 *did_some_progress = 1;
3387
3388                 /*
3389                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3390                  * reserves
3391                  */
3392                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3393                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3394                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3395         }
3396 out:
3397         mutex_unlock(&oom_lock);
3398         return page;
3399 }
3400
3401 /*
3402  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3403  * killer is consider as the only way to move forward.
3404  */
3405 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3406
3407 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3408 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3409 static struct page *
3410 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3411                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3412                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3413 {
3414         struct page *page;
3415         unsigned int noreclaim_flag;
3416
3417         if (!order)
3418                 return NULL;
3419
3420         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3421         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3422                                                                         prio);
3423         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3424
3425         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3426                 return NULL;
3427
3428         /*
3429          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3430          * count a compaction stall
3431          */
3432         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3433
3434         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3435
3436         if (page) {
3437                 struct zone *zone = page_zone(page);
3438
3439                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3440                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3441                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3442                 return page;
3443         }
3444
3445         /*
3446          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3447          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3448          */
3449         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3450
3451         cond_resched();
3452
3453         return NULL;
3454 }
3455
3456 static inline bool
3457 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3458                      enum compact_result compact_result,
3459                      enum compact_priority *compact_priority,
3460                      int *compaction_retries)
3461 {
3462         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3463         int min_priority;
3464         bool ret = false;
3465         int retries = *compaction_retries;
3466         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3467
3468         if (!order)
3469                 return false;
3470
3471         if (compaction_made_progress(compact_result))
3472                 (*compaction_retries)++;
3473
3474         /*
3475          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3476          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3477          * failure could be caused by insufficient priority
3478          */
3479         if (compaction_failed(compact_result))
3480                 goto check_priority;
3481
3482         /*
3483          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3484          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3485          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3486          * compaction.
3487          */
3488         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3489                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3490                 goto out;
3491         }
3492
3493         /*
3494          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3495          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3496          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3497          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3498          * would need much more detailed feedback from compaction to
3499          * make a better decision.
3500          */
3501         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3502                 max_retries /= 4;
3503         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3504                 ret = true;
3505                 goto out;
3506         }
3507
3508         /*
3509          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3510          * all retries or failed at the lower priorities.
3511          */
3512 check_priority:
3513         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3514                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3515
3516         if (*compact_priority > min_priority) {
3517                 (*compact_priority)--;
3518                 *compaction_retries = 0;
3519                 ret = true;
3520         }
3521 out:
3522         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3523         return ret;
3524 }
3525 #else
3526 static inline struct page *
3527 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3528                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3529                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3530 {
3531         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3532         return NULL;
3533 }
3534
3535 static inline bool
3536 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3537                      enum compact_result compact_result,
3538                      enum compact_priority *compact_priority,
3539                      int *compaction_retries)
3540 {
3541         struct zone *zone;
3542         struct zoneref *z;
3543
3544         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3545                 return false;
3546
3547         /*
3548          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3549          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3550          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3551          * watermarks are OK.
3552          */
3553         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3554                                         ac->nodemask) {
3555                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3556                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3557                         return true;
3558         }
3559         return false;
3560 }
3561 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3562
3563 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3564 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3565         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3566
3567 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3568 {
3569         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3570
3571         /* no reclaim without waiting on it */
3572         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3573                 return false;
3574
3575         /* this guy won't enter reclaim */
3576         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) && !(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3577                 return false;
3578
3579         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3580         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3581                 return false;
3582
3583         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3584                 return false;
3585
3586         return true;
3587 }
3588
3589 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3590 {
3591         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3592                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3593 }
3594 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3595
3596 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3597 {
3598         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3599                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3600 }
3601 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3602 #endif
3603
3604 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3605 static int
3606 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3607                                         const struct alloc_context *ac)
3608 {
3609         struct reclaim_state reclaim_state;
3610         int progress;
3611         unsigned int noreclaim_flag;
3612
3613         cond_resched();
3614
3615         /* We now go into synchronous reclaim */
3616         cpuset_memory_pressure_bump();
3617         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3618         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3619         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3620         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3621
3622         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3623                                                                 ac->nodemask);
3624
3625         current->reclaim_state = NULL;
3626         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3627         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3628
3629         cond_resched();
3630
3631         return progress;
3632 }
3633
3634 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3635 static inline struct page *
3636 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3637                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3638                 unsigned long *did_some_progress)
3639 {
3640         struct page *page = NULL;
3641         bool drained = false;
3642
3643         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3644         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3645                 return NULL;
3646
3647 retry:
3648         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3649
3650         /*
3651          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3652          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3653          * Shrink them them and try again
3654          */
3655         if (!page && !drained) {
3656                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3657                 drain_all_pages(NULL);
3658                 drained = true;
3659                 goto retry;
3660         }
3661
3662         return page;
3663 }
3664
3665 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3666 {
3667         struct zoneref *z;
3668         struct zone *zone;
3669         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3670
3671         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3672                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3673                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3674                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3675                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3676         }
3677 }
3678
3679 static inline unsigned int
3680 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3681 {
3682         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3683
3684         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3685         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3686
3687         /*
3688          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3689          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3690          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3691          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3692          */
3693         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3694
3695         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3696                 /*
3697                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3698                  * if it can't schedule.
3699                  */
3700                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3701                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3702                 /*
3703                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3704                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3705                  */
3706                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3707         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3708                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3709
3710 #ifdef CONFIG_CMA
3711         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3712                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3713 #endif
3714         return alloc_flags;
3715 }
3716
3717 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3718 {
3719         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3720                 return false;
3721
3722         /*
3723          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3724          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3725          */
3726         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3727                 return false;
3728
3729         return true;
3730 }
3731
3732 /*
3733  * Distinguish requests which really need access to full memory
3734  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3735  */
3736 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3737 {
3738         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3739                 return 0;
3740         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3741                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3742         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3743                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3744         if (!in_interrupt()) {
3745                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3746                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3747                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3748                         return ALLOC_OOM;
3749         }
3750
3751         return 0;
3752 }
3753
3754 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3755 {
3756         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3757 }
3758
3759 /*
3760  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3761  * for the given allocation request.
3762  *
3763  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3764  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3765  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3766  *
3767  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3768  */
3769 static inline bool
3770 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3771                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3772                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3773 {
3774         struct zone *zone;
3775         struct zoneref *z;
3776
3777         /*
3778          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3779          * their order will become available due to high fragmentation so
3780          * always increment the no progress counter for them
3781          */
3782         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3783                 *no_progress_loops = 0;
3784         else
3785                 (*no_progress_loops)++;
3786
3787         /*
3788          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3789          * several times in the row.
3790          */
3791         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3792                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3793                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3794         }
3795
3796         /*
3797          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3798          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3799          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3800          * screwed and have to go OOM.
3801          */
3802         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3803                                         ac->nodemask) {
3804                 unsigned long available;
3805                 unsigned long reclaimable;
3806                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3807                 bool wmark;
3808
3809                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3810                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3811
3812                 /*
3813                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3814                  * reclaimable pages?
3815                  */
3816                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3817                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3818                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3819                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3820                 if (wmark) {
3821                         /*
3822                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3823                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3824                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3825                          * prevent from pre mature OOM
3826                          */
3827                         if (!did_some_progress) {
3828                                 unsigned long write_pending;
3829
3830                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3831                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3832
3833                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3834                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3835                                         return true;
3836                                 }
3837                         }
3838
3839                         /*
3840                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3841                          * context and the current implementation of the WQ
3842                          * concurrency control doesn't recognize that
3843                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3844                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3845                          * do a short sleep here rather than calling
3846                          * cond_resched().
3847                          */
3848                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3849                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3850                         else
3851                                 cond_resched();
3852
3853                         return true;
3854                 }
3855         }
3856
3857         return false;
3858 }
3859
3860 static inline bool
3861 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3862 {
3863         /*
3864          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3865          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3866          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3867          * such a way the check therein was true, and then it became false
3868          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3869          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3870          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3871          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3872          * caller can deal with a violated nodemask.
3873          */
3874         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3875                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3876                 ac->nodemask = NULL;
3877                 return true;
3878         }
3879
3880         /*
3881          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3882          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3883          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3884          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3885          * retry.
3886          */
3887         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3888                 return true;
3889
3890         return false;
3891 }
3892
3893 static inline struct page *
3894 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3895                                                 struct alloc_context *ac)
3896 {
3897         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3898         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3899         struct page *page = NULL;
3900         unsigned int alloc_flags;
3901         unsigned long did_some_progress;
3902         enum compact_priority compact_priority;
3903         enum compact_result compact_result;
3904         int compaction_retries;
3905         int no_progress_loops;
3906         unsigned long alloc_start = jiffies;
3907         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3908         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3909         int reserve_flags;
3910
3911         /*
3912          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3913          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3914          * be using allocators in order of preference for an area that is
3915          * too large.
3916          */
3917         if (order >= MAX_ORDER) {
3918                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3919                 return NULL;
3920         }
3921
3922         /*
3923          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3924          * callers that are not in atomic context.
3925          */
3926         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3927                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3928                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3929
3930 retry_cpuset:
3931         compaction_retries = 0;
3932         no_progress_loops = 0;
3933         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3934         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3935
3936         /*
3937          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3938          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3939          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3940          */
3941         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3942
3943         /*
3944          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3945          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3946          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3947          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3948          */
3949         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3950                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3951         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3952                 goto nopage;
3953
3954         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3955                 wake_all_kswapds(order, ac);
3956
3957         /*
3958          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3959          * that first
3960          */
3961         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3962         if (page)
3963                 goto got_pg;
3964
3965         /*
3966          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3967          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3968          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3969          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3970          * same migratetype.
3971          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3972          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3973          */
3974         if (can_direct_reclaim &&
3975                         (costly_order ||
3976                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3977                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3978                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3979                                                 alloc_flags, ac,
3980                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3981                                                 &compact_result);
3982                 if (page)
3983                         goto got_pg;
3984
3985                 /*
3986                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3987                  * includes THP page fault allocations
3988                  */
3989                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3990                         /*
3991                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3992                          * it is because sync compaction recently failed. If
3993                          * this is the case and the caller requested a THP
3994                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3995                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3996                          * direct reclaim.
3997                          */
3998                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3999                                 goto nopage;
4000
4001                         /*
4002                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4003                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4004                          * using async compaction.
4005                          */
4006                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4007                 }
4008         }
4009
4010 retry:
4011         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4012         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4013                 wake_all_kswapds(order, ac);
4014
4015         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4016         if (reserve_flags)
4017                 alloc_flags = reserve_flags;
4018
4019         /*
4020          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
4021          * These allocations are high priority and system rather than user
4022          * orientated.
4023          */
4024         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4025                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
4026                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4027                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4028         }
4029
4030         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4031         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4032         if (page)
4033                 goto got_pg;
4034
4035         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4036         if (!can_direct_reclaim)
4037                 goto nopage;
4038
4039         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
4040         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
4041                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
4042                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
4043                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
4044                 stall_timeout += 10 * HZ;
4045         }
4046
4047         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4048         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4049                 goto nopage;
4050
4051         /* Try direct reclaim and then allocating */
4052         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4053                                                         &did_some_progress);
4054         if (page)
4055                 goto got_pg;
4056
4057         /* Try direct compaction and then allocating */
4058         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4059                                         compact_priority, &compact_result);
4060         if (page)
4061                 goto got_pg;
4062
4063         /* Do not loop if specifically requested */
4064         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4065                 goto nopage;
4066
4067         /*
4068          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4069          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4070          */
4071         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4072                 goto nopage;
4073
4074         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4075                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4076                 goto retry;
4077
4078         /*
4079          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4080          * reclaim is not able to make any progress because the current
4081          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4082          * of free memory (see __compaction_suitable)
4083          */
4084         if (did_some_progress > 0 &&
4085                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4086                                 compact_result, &compact_priority,
4087                                 &compaction_retries))
4088                 goto retry;
4089
4090
4091         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4092         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4093                 goto retry_cpuset;
4094
4095         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4096         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4097         if (page)
4098                 goto got_pg;
4099
4100         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4101         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4102             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4103              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4104                 goto nopage;
4105
4106         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4107         if (did_some_progress) {
4108                 no_progress_loops = 0;
4109                 goto retry;
4110         }
4111
4112 nopage:
4113         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4114         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4115                 goto retry_cpuset;
4116
4117         /*
4118          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4119          * we always retry
4120          */
4121         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4122                 /*
4123                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4124                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4125                  */
4126                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4127                         goto fail;
4128
4129                 /*
4130                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4131                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4132                  * for somebody to do a work for us
4133                  */
4134                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4135
4136                 /*
4137                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4138                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4139                  * so that we can identify them and convert them to something
4140                  * else.
4141                  */
4142                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4143
4144                 /*
4145                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4146                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4147                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4148                  * the situation worse
4149                  */
4150                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4151                 if (page)
4152                         goto got_pg;
4153
4154                 cond_resched();
4155                 goto retry;
4156         }
4157 fail:
4158         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4159                         "page allocation failure: order:%u", order);
4160 got_pg:
4161         return page;
4162 }
4163
4164 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4165                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4166                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4167                 unsigned int *alloc_flags)
4168 {
4169         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4170         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4171         ac->nodemask = nodemask;
4172         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4173
4174         if (cpusets_enabled()) {
4175                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4176                 if (!ac->nodemask)
4177                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4178                 else
4179                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4180         }
4181
4182         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4183         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4184
4185         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4186
4187         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4188                 return false;
4189
4190         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4191                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4192
4193         return true;
4194 }
4195
4196 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4197 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4198                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4199 {
4200         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4201         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4202
4203         /*
4204          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4205          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4206          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4207          */
4208         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4209                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4210 }
4211
4212 /*
4213  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4214  */
4215 struct page *
4216 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4217                                                         nodemask_t *nodemask)
4218 {
4219         struct page *page;
4220         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4221         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4222         struct alloc_context ac = { };
4223
4224         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4225         alloc_mask = gfp_mask;
4226         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4227                 return NULL;
4228
4229         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4230
4231         /* First allocation attempt */
4232         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4233         if (likely(page))
4234                 goto out;
4235
4236         /*
4237          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4238          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4239          * from a particular context which has been marked by
4240          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4241          */
4242         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4243         ac.spread_dirty_pages = false;
4244
4245         /*
4246          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4247          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4248          */
4249         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4250                 ac.nodemask = nodemask;
4251
4252         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4253
4254 out:
4255         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4256             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4257                 __free_pages(page, order);
4258                 page = NULL;
4259         }
4260
4261         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4262
4263         return page;
4264 }
4265 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4266
4267 /*
4268  * Common helper functions.
4269  */
4270 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4271 {
4272         struct page *page;
4273
4274         /*
4275          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4276          * a highmem page
4277          */
4278         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4279
4280         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4281         if (!page)
4282                 return 0;
4283         return (unsigned long) page_address(page);
4284 }
4285 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4286
4287 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4288 {
4289         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4290 }
4291 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4292
4293 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4294 {
4295         if (put_page_testzero(page)) {
4296                 if (order == 0)
4297                         free_unref_page(page);
4298                 else
4299                         __free_pages_ok(page, order);
4300         }
4301 }
4302
4303 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4304
4305 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4306 {
4307         if (addr != 0) {
4308                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4309                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4310         }
4311 }
4312
4313 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4314
4315 /*
4316  * Page Fragment:
4317  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4318  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4319  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4320  *
4321  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4322  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4323  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4324  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4325  */
4326 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4327                                              gfp_t gfp_mask)
4328 {
4329         struct page *page = NULL;
4330         gfp_t gfp = gfp_mask;
4331
4332 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4333         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4334                     __GFP_NOMEMALLOC;
4335         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4336                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4337         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4338 #endif
4339         if (unlikely(!page))
4340                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4341
4342         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4343
4344         return page;
4345 }
4346
4347 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4348 {
4349         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4350
4351         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4352                 unsigned int order = compound_order(page);
4353
4354                 if (order == 0)
4355                         free_unref_page(page);
4356                 else
4357                         __free_pages_ok(page, order);
4358         }
4359 }
4360 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4361
4362 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4363                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4364 {
4365         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4366         struct page *page;
4367         int offset;
4368
4369         if (unlikely(!nc->va)) {
4370 refill:
4371                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4372                 if (!page)
4373                         return NULL;
4374
4375 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4376                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4377                 size = nc->size;
4378 #endif
4379                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4380                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4381                  */
4382                 page_ref_add(page, size - 1);
4383
4384                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4385                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4386                 nc->pagecnt_bias = size;
4387                 nc->offset = size;
4388         }
4389
4390         offset = nc->offset - fragsz;
4391         if (unlikely(offset < 0)) {
4392                 page = virt_to_page(nc->va);
4393
4394                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4395                         goto refill;
4396
4397 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4398                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4399                 size = nc->size;
4400 #endif
4401                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4402                 set_page_count(page, size);
4403
4404                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4405                 nc->pagecnt_bias = size;
4406                 offset = size - fragsz;
4407         }
4408
4409         nc->pagecnt_bias--;
4410         nc->offset = offset;
4411
4412         return nc->va + offset;
4413 }
4414 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4415
4416 /*
4417  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4418  */
4419 void page_frag_free(void *addr)
4420 {
4421         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4422
4423         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4424                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4425 }
4426 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4427
4428 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4429                 size_t size)
4430 {
4431         if (addr) {
4432                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4433                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4434
4435                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4436                 while (used < alloc_end) {
4437                         free_page(used);
4438                         used += PAGE_SIZE;
4439                 }
4440         }
4441         return (void *)addr;
4442 }
4443
4444 /**
4445  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4446  * @size: the number of bytes to allocate
4447  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4448  *
4449  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4450  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4451  * allocate memory in power-of-two pages.
4452  *
4453  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4454  *
4455  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4456  */
4457 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4458 {
4459         unsigned int order = get_order(size);
4460         unsigned long addr;
4461
4462         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4463         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4464 }
4465 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4466
4467 /**
4468  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4469  *                         pages on a node.
4470  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4471  * @size: the number of bytes to allocate
4472  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4473  *
4474  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4475  * back.
4476  */
4477 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4478 {
4479         unsigned int order = get_order(size);
4480         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4481         if (!p)
4482                 return NULL;
4483         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4484 }
4485
4486 /**
4487  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4488  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4489  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4490  *
4491  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4492  */
4493 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4494 {
4495         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4496         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4497
4498         while (addr < end) {
4499                 free_page(addr);
4500                 addr += PAGE_SIZE;
4501         }
4502 }
4503 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4504
4505 /**
4506  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4507  * @offset: The zone index of the highest zone
4508  *
4509  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4510  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4511  * zone, the number of pages is calculated as:
4512  *
4513  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4514  */
4515 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4516 {
4517         struct zoneref *z;
4518         struct zone *zone;
4519
4520         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4521         unsigned long sum = 0;
4522
4523         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4524
4525         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4526                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4527                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4528                 if (size > high)
4529                         sum += size - high;
4530         }
4531
4532         return sum;
4533 }
4534
4535 /**
4536  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4537  *
4538  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4539  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4540  */
4541 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4542 {
4543         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4544 }
4545 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4546
4547 /**
4548  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4549  *
4550  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4551  * high watermark within all zones.
4552  */
4553 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4554 {
4555         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4556 }
4557
4558 static inline void show_node(struct zone *zone)
4559 {
4560         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4561                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4562 }
4563
4564 long si_mem_available(void)
4565 {
4566         long available;
4567         unsigned long pagecache;
4568         unsigned long wmark_low = 0;
4569         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4570         struct zone *zone;
4571         int lru;
4572
4573         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4574                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4575
4576         for_each_zone(zone)
4577                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4578
4579         /*
4580          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4581          * without causing swapping.
4582          */
4583         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4584
4585         /*
4586          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4587          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4588          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4589          */
4590         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4591         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4592         available += pagecache;
4593
4594         /*
4595          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4596          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4597          */
4598         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4599                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4600                          wmark_low);
4601
4602         if (available < 0)
4603                 available = 0;
4604         return available;
4605 }
4606 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4607
4608 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4609 {
4610         val->totalram = totalram_pages;
4611         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4612         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4613         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4614         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4615         val->freehigh = nr_free_highpages();
4616         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4617 }
4618
4619 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4620
4621 #ifdef CONFIG_NUMA
4622 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4623 {
4624         int zone_type;          /* needs to be signed */
4625         unsigned long managed_pages = 0;
4626         unsigned long managed_highpages = 0;
4627         unsigned long free_highpages = 0;
4628         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4629
4630         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4631                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4632         val->totalram = managed_pages;
4633         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4634         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4635 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4636         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4637                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4638
4639                 if (is_highmem(zone)) {
4640                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4641                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4642                 }
4643         }
4644         val->totalhigh = managed_highpages;
4645         val->freehigh = free_highpages;
4646 #else
4647         val->totalhigh = managed_highpages;
4648         val->freehigh = free_highpages;
4649 #endif
4650         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4651 }
4652 #endif
4653
4654 /*
4655  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4656  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4657  */
4658 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4659 {
4660         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4661                 return false;
4662
4663         /*
4664          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4665          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4666          * have to be precise here.
4667          */
4668         if (!nodemask)
4669                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4670
4671         return !node_isset(nid, *nodemask);
4672 }
4673
4674 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4675
4676 static void show_migration_types(unsigned char type)
4677 {
4678         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4679                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4680                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4681                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4682                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4683 #ifdef CONFIG_CMA
4684                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4685 #endif
4686 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4687                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4688 #endif
4689         };
4690         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4691         char *p = tmp;
4692         int i;
4693
4694         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4695                 if (type & (1 << i))
4696                         *p++ = types[i];
4697         }
4698
4699         *p = '\0';
4700         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4701 }
4702
4703 /*
4704  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4705  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4706  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4707  *
4708  * Bits in @filter:
4709  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4710  *   cpuset.
4711  */
4712 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4713 {
4714         unsigned long free_pcp = 0;
4715         int cpu;
4716         struct zone *zone;
4717         pg_data_t *pgdat;
4718
4719         for_each_populated_zone(zone) {
4720                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4721                         continue;
4722
4723                 for_each_online_cpu(cpu)
4724                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4725         }
4726
4727         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4728                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4729                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4730                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4731                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4732                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4733                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4734                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4735                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4736                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4737                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4738                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4739                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4740                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4741                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4742                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4743                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4744                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4745                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4746                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4747                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
4748                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
4749                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
4750                 free_pcp,
4751                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4752
4753         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4754                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4755                         continue;
4756
4757                 printk("Node %d"
4758                         " active_anon:%lukB"
4759                         " inactive_anon:%lukB"
4760                         " active_file:%lukB"
4761                         " inactive_file:%lukB"
4762                         " unevictable:%lukB"
4763                         " isolated(anon):%lukB"
4764                         " isolated(file):%lukB"
4765                         " mapped:%lukB"
4766                         " dirty:%lukB"
4767                         " writeback:%lukB"
4768                         " shmem:%lukB"
4769 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4770                         " shmem_thp: %lukB"
4771                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4772                         " anon_thp: %lukB"
4773 #endif
4774                         " writeback_tmp:%lukB"
4775                         " unstable:%lukB"
4776                         " all_unreclaimable? %s"
4777                         "\n",
4778                         pgdat->node_id,
4779                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4780                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4781                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4782                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4783                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4784                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4785                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4786                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4787                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4788                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4789                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4790 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4791                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4792                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4793                                         * HPAGE_PMD_NR),
4794                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4795 #endif
4796                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4797                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4798                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4799                                 "yes" : "no");
4800         }
4801
4802         for_each_populated_zone(zone) {
4803                 int i;
4804
4805                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4806                         continue;
4807
4808                 free_pcp = 0;
4809                 for_each_online_cpu(cpu)
4810                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4811
4812                 show_node(zone);
4813                 printk(KERN_CONT
4814                         "%s"
4815                         " free:%lukB"
4816                         " min:%lukB"
4817                         " low:%lukB"
4818                         " high:%lukB"
4819                         " active_anon:%lukB"
4820                         " inactive_anon:%lukB"
4821                         " active_file:%lukB"
4822                         " inactive_file:%lukB"
4823                         " unevictable:%lukB"
4824                         " writepending:%lukB"
4825                         " present:%lukB"
4826                         " managed:%lukB"
4827                         " mlocked:%lukB"
4828                         " kernel_stack:%lukB"
4829                         " pagetables:%lukB"
4830                         " bounce:%lukB"
4831                         " free_pcp:%lukB"
4832                         " local_pcp:%ukB"
4833                         " free_cma:%lukB"
4834                         "\n",
4835                         zone->name,
4836                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4837                         K(min_wmark_pages(zone)),
4838                         K(low_wmark_pages(zone)),
4839                         K(high_wmark_pages(zone)),
4840                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4841                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4842                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4843                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4844                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4845                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4846                         K(zone->present_pages),
4847                         K(zone->managed_pages),
4848                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4849                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4850                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4851                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4852                         K(free_pcp),
4853                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4854                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4855                 printk("lowmem_reserve[]:");
4856                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4857                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4858                 printk(KERN_CONT "\n");
4859         }
4860
4861         for_each_populated_zone(zone) {
4862                 unsigned int order;
4863                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4864                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4865
4866                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4867                         continue;
4868                 show_node(zone);
4869                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4870
4871                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4872                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4873                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4874                         int type;
4875
4876                         nr[order] = area->nr_free;
4877                         total += nr[order] << order;
4878
4879                         types[order] = 0;
4880                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4881                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4882                                         types[order] |= 1 << type;
4883                         }
4884                 }
4885                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4886                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4887                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4888                                nr[order], K(1UL) << order);
4889                         if (nr[order])
4890                                 show_migration_types(types[order]);
4891                 }
4892                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4893         }
4894
4895         hugetlb_show_meminfo();
4896
4897         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4898
4899         show_swap_cache_info();
4900 }
4901
4902 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4903 {
4904         zoneref->zone = zone;
4905         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4906 }
4907
4908 /*
4909  * Builds allocation fallback zone lists.
4910  *
4911  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4912  */
4913 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
4914 {
4915         struct zone *zone;
4916         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4917         int nr_zones = 0;
4918
4919         do {
4920                 zone_type--;
4921                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4922                 if (managed_zone(zone)) {
4923                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
4924                         check_highest_zone(zone_type);
4925                 }
4926         } while (zone_type);
4927
4928         return nr_zones;
4929 }
4930
4931 #ifdef CONFIG_NUMA
4932
4933 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4934 {
4935         /*
4936          * We used to support different zonlists modes but they turned
4937          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
4938          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
4939          * not fail it silently
4940          */
4941         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
4942                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4943                 return -EINVAL;
4944         }
4945         return 0;
4946 }
4947
4948 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4949 {
4950         if (!s)
4951                 return 0;
4952
4953         return __parse_numa_zonelist_order(s);
4954 }
4955 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4956
4957 char numa_zonelist_order[] = "Node";
4958
4959 /*
4960  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4961  */
4962 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4963                 void __user *buffer, size_t *length,
4964                 loff_t *ppos)
4965 {
4966         char *str;
4967         int ret;
4968
4969         if (!write)
4970                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4971         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
4972         if (IS_ERR(str))
4973                 return PTR_ERR(str);
4974
4975         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
4976         kfree(str);
4977         return ret;
4978 }
4979
4980
4981 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4982 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4983
4984 /**
4985  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4986  * @node: node whose fallback list we're appending
4987  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4988  *
4989  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4990  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4991  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4992  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4993  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4994  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4995  * on them otherwise.
4996  * It returns -1 if no node is found.
4997  */
4998 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4999 {
5000         int n, val;
5001         int min_val = INT_MAX;
5002         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5003         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5004
5005         /* Use the local node if we haven't already */
5006         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5007                 node_set(node, *used_node_mask);
5008                 return node;
5009         }
5010
5011         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5012
5013                 /* Don't want a node to appear more than once */
5014                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5015                         continue;
5016
5017                 /* Use the distance array to find the distance */
5018                 val = node_distance(node, n);
5019
5020                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5021                 val += (n < node);
5022
5023                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5024                 tmp = cpumask_of_node(n);
5025                 if (!cpumask_empty(tmp))
5026                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5027
5028                 /* Slight preference for less loaded node */
5029                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5030                 val += node_load[n];
5031
5032                 if (val < min_val) {
5033                         min_val = val;
5034                         best_node = n;
5035                 }
5036         }
5037
5038         if (best_node >= 0)
5039                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5040
5041         return best_node;
5042 }
5043
5044
5045 /*
5046  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5047  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5048  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5049  */
5050 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5051                 unsigned nr_nodes)
5052 {
5053         struct zoneref *zonerefs;
5054         int i;
5055
5056         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5057
5058         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5059                 int nr_zones;
5060
5061                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5062
5063                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5064                 zonerefs += nr_zones;
5065         }
5066         zonerefs->zone = NULL;
5067         zonerefs->zone_idx = 0;
5068 }
5069
5070 /*
5071  * Build gfp_thisnode zonelists
5072  */
5073 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5074 {
5075         struct zoneref *zonerefs;
5076         int nr_zones;
5077
5078         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5079         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5080         zonerefs += nr_zones;
5081         zonerefs->zone = NULL;
5082         zonerefs->zone_idx = 0;
5083 }
5084
5085 /*
5086  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5087  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5088  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5089  * may still exist in local DMA zone.
5090  */
5091
5092 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5093 {
5094         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5095         int node, load, nr_nodes = 0;
5096         nodemask_t used_mask;
5097         int local_node, prev_node;
5098
5099         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5100         local_node = pgdat->node_id;
5101         load = nr_online_nodes;
5102         prev_node = local_node;
5103         nodes_clear(used_mask);
5104
5105         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5106         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5107                 /*
5108                  * We don't want to pressure a particular node.
5109                  * So adding penalty to the first node in same
5110                  * distance group to make it round-robin.
5111                  */
5112                 if (node_distance(local_node, node) !=
5113                     node_distance(local_node, prev_node))
5114                         node_load[node] = load;
5115
5116                 node_order[nr_nodes++] = node;
5117                 prev_node = node;
5118                 load--;
5119         }
5120
5121         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5122         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5123 }
5124
5125 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5126 /*
5127  * Return node id of node used for "local" allocations.
5128  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5129  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5130  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5131  */
5132 int local_memory_node(int node)
5133 {
5134         struct zoneref *z;
5135
5136         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5137                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5138                                    NULL);
5139         return z->zone->node;
5140 }
5141 #endif
5142
5143 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5144 static void setup_min_slab_ratio(void);
5145 #else   /* CONFIG_NUMA */
5146
5147 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5148 {
5149         int node, local_node;
5150         struct zoneref *zonerefs;
5151         int nr_zones;
5152
5153         local_node = pgdat->node_id;
5154
5155         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5156         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5157         zonerefs += nr_zones;
5158
5159         /*
5160          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5161          * of all the other nodes.
5162          * We don't want to pressure a particular node, so when
5163          * building the zones for node N, we make sure that the
5164          * zones coming right after the local ones are those from
5165          * node N+1 (modulo N)
5166          */
5167         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5168                 if (!node_online(node))
5169                         continue;
5170                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5171                 zonerefs += nr_zones;
5172         }
5173         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5174                 if (!node_online(node))
5175                         continue;
5176                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5177                 zonerefs += nr_zones;
5178         }
5179
5180         zonerefs->zone = NULL;
5181         zonerefs->zone_idx = 0;
5182 }
5183
5184 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5185
5186 /*
5187  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5188  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5189  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5190  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5191  * with interrupts disabled.
5192  *
5193  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5194  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5195  * hotplugged processors.
5196  *
5197  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5198  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5199  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5200  */
5201 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5202 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5203 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5204
5205 static void __build_all_zonelists(void *data)
5206 {
5207         int nid;
5208         int __maybe_unused cpu;
5209         pg_data_t *self = data;
5210         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5211
5212         spin_lock(&lock);
5213
5214 #ifdef CONFIG_NUMA
5215         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5216 #endif
5217
5218         /*
5219          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5220          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5221          */
5222         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5223                 build_zonelists(self);
5224         } else {
5225                 for_each_online_node(nid) {
5226                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5227
5228                         build_zonelists(pgdat);
5229                 }
5230
5231 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5232                 /*
5233                  * We now know the "local memory node" for each node--
5234                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5235                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5236                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5237                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5238                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5239                  */
5240                 for_each_online_cpu(cpu)
5241                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5242 #endif
5243         }
5244
5245         spin_unlock(&lock);
5246 }
5247
5248 static noinline void __init
5249 build_all_zonelists_init(void)
5250 {
5251         int cpu;
5252
5253         __build_all_zonelists(NULL);
5254
5255         /*
5256          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5257          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5258          * each zone will be allocated later when the per cpu
5259          * allocator is available.
5260          *
5261          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5262          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5263          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5264          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5265          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5266          * (a chicken-egg dilemma).
5267          */
5268         for_each_possible_cpu(cpu)
5269                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5270
5271         mminit_verify_zonelist();
5272         cpuset_init_current_mems_allowed();
5273 }
5274
5275 /*
5276  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5277  *
5278  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5279  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5280  */
5281 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5282 {
5283         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5284                 build_all_zonelists_init();
5285         } else {
5286                 __build_all_zonelists(pgdat);
5287                 /* cpuset refresh routine should be here */
5288         }
5289         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5290         /*
5291          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5292          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5293          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5294          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5295          * disabled and enable it later
5296          */
5297         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5298                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5299         else
5300                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5301
5302         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5303                 nr_online_nodes,
5304                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5305                 vm_total_pages);
5306 #ifdef CONFIG_NUMA
5307         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5308 #endif
5309 }
5310
5311 /*
5312  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5313  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5314  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5315  */
5316 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5317                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5318 {
5319         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5320         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5321         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5322         unsigned long pfn;
5323         unsigned long nr_initialised = 0;
5324 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5325         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5326 #endif
5327
5328         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5329                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5330
5331         /*
5332          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5333          * memory
5334          */
5335         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5336                 start_pfn += altmap->reserve;
5337
5338         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5339                 /*
5340                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5341                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5342                  */
5343                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5344                         goto not_early;
5345
5346                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5347 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5348                         /*
5349                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5350                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5351                          * on our next iteration of the loop.
5352                          */
5353                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5354 #endif
5355                         continue;
5356                 }
5357                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5358                         continue;
5359                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5360                         break;
5361
5362 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5363                 /*
5364                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5365                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5366                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5367                  */
5368                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5369                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5370                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5371                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5372                                                 break;
5373                                 r = tmp;
5374                         }
5375                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5376                             memblock_is_mirror(r)) {
5377                                 /* already initialized as NORMAL */
5378                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5379                                 continue;
5380                         }
5381                 }
5382 #endif
5383
5384 not_early:
5385                 /*
5386                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5387                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5388                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5389                  * the address space during boot when many long-lived
5390                  * kernel allocations are made.
5391                  *
5392                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5393                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5394                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5395                  * pfn out of zone.
5396                  */
5397                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5398                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5399
5400                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5401                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5402                         cond_resched();
5403                 } else {
5404                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5405                 }
5406         }
5407 }
5408
5409 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5410 {
5411         unsigned int order, t;
5412         for_each_migratetype_order(order, t) {
5413                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5414                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5415         }
5416 }
5417
5418 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5419 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5420         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5421 #endif
5422
5423 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5424 {
5425 #ifdef CONFIG_MMU
5426         int batch;
5427
5428         /*
5429          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5430          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5431          *
5432          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5433          */
5434         batch = zone->managed_pages / 1024;
5435         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5436                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5437         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5438         if (batch < 1)
5439                 batch = 1;
5440
5441         /*
5442          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5443          * of 2 value was found to be more likely to have
5444          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5445          *
5446          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5447          * batches of pages, one task can end up with a lot
5448          * of pages of one half of the possible page colors
5449          * and the other with pages of the other colors.
5450          */
5451         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5452
5453         return batch;
5454
5455 #else
5456         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5457          * conditions.
5458          *
5459          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5460          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5461          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5462          *
5463          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5464          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5465          * can be a significant delay between the individual batches being
5466          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5467          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5468          */
5469         return 0;
5470 #endif
5471 }
5472
5473 /*
5474  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5475  * ->batch must never be higher then ->high.
5476  * The following function updates them in a safe manner without read side
5477  * locking.
5478  *
5479  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5480  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5481  *
5482  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5483  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5484  * exist).
5485  */
5486 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5487                 unsigned long batch)
5488 {
5489        /* start with a fail safe value for batch */
5490         pcp->batch = 1;
5491         smp_wmb();
5492
5493        /* Update high, then batch, in order */
5494         pcp->high = high;
5495         smp_wmb();
5496
5497         pcp->batch = batch;
5498 }
5499
5500 /* a companion to pageset_set_high() */
5501 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5502 {
5503         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5504 }
5505
5506 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5507 {
5508         struct per_cpu_pages *pcp;
5509         int migratetype;
5510
5511         memset(p, 0, sizeof(*p));
5512
5513         pcp = &p->pcp;
5514         pcp->count = 0;
5515         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5516                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5517 }
5518
5519 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5520 {
5521         pageset_init(p);
5522         pageset_set_batch(p, batch);
5523 }
5524
5525 /*
5526  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5527  * to the value high for the pageset p.
5528  */
5529 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5530                                 unsigned long high)
5531 {
5532         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5533         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5534                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5535
5536         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5537 }
5538
5539 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5540                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5541 {
5542         if (percpu_pagelist_fraction)
5543                 pageset_set_high(pcp,
5544                         (zone->managed_pages /
5545                                 percpu_pagelist_fraction));
5546         else
5547                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5548 }
5549
5550 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5551 {
5552         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5553
5554         pageset_init(pcp);
5555         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5556 }
5557
5558 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5559 {
5560         int cpu;
5561         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5562         for_each_possible_cpu(cpu)
5563                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5564 }
5565
5566 /*
5567  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5568  * Before this call only boot pagesets were available.
5569  */
5570 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5571 {
5572         struct pglist_data *pgdat;
5573         struct zone *zone;
5574
5575         for_each_populated_zone(zone)
5576                 setup_zone_pageset(zone);
5577
5578         for_each_online_pgdat(pgdat)
5579                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5580                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5581 }
5582
5583 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5584 {
5585         /*
5586          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5587          * relies on the ability of the linker to provide the
5588          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5589          */
5590         zone->pageset = &boot_pageset;
5591
5592         if (populated_zone(zone))
5593                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5594                         zone->name, zone->present_pages,
5595                                          zone_batchsize(zone));
5596 }
5597
5598 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5599                                         unsigned long zone_start_pfn,
5600                                         unsigned long size)
5601 {
5602         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5603
5604         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5605
5606         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5607
5608         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5609                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5610                         pgdat->node_id,
5611                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5612                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5613
5614         zone_init_free_lists(zone);
5615         zone->initialized = 1;
5616 }
5617
5618 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5619 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5620
5621 /*
5622  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5623  */
5624 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5625                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5626 {
5627         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5628         int nid;
5629
5630         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5631                 return state->last_nid;
5632
5633         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5634         if (nid != -1) {
5635                 state->last_start = start_pfn;
5636                 state->last_end = end_pfn;
5637                 state->last_nid = nid;
5638         }
5639
5640         return nid;
5641 }
5642 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5643
5644 /**
5645  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5646  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5647  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5648  *
5649  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5650  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5651  * memblock_free_early_nid() manually.
5652  */
5653 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5654 {
5655         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5656         int i, this_nid;
5657
5658         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5659                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5660                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5661
5662                 if (start_pfn < end_pfn)
5663                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5664                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5665                                         this_nid);
5666         }
5667 }
5668
5669 /**
5670  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5671  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5672  *
5673  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5674  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5675  */
5676 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5677 {
5678         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5679         int i, this_nid;
5680
5681         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5682                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5683 }
5684
5685 /**
5686  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5687  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5688  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5689  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5690  *
5691  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5692  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5693  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5694  * PFNs will be 0.
5695  */
5696 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5697                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5698 {
5699         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5700         int i;
5701
5702         *start_pfn = -1UL;
5703         *end_pfn = 0;
5704
5705         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5706                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5707                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5708         }
5709
5710         if (*start_pfn == -1UL)
5711                 *start_pfn = 0;
5712 }
5713
5714 /*
5715  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5716  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5717  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5718  */
5719 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5720 {
5721         int zone_index;
5722         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5723                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5724                         continue;
5725
5726                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5727                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5728                         break;
5729         }
5730
5731         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5732         movable_zone = zone_index;
5733 }
5734
5735 /*
5736  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5737  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5738  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5739  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5740  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5741  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5742  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5743  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5744  */
5745 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5746                                         unsigned long zone_type,
5747                                         unsigned long node_start_pfn,
5748                                         unsigned long node_end_pfn,
5749                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5750                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5751 {
5752         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5753         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5754                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5755                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5756                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5757                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5758                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5759
5760                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5761                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5762                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5763                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5764                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5765
5766                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5767                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5768                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5769         }
5770 }
5771
5772 /*
5773  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5774  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5775  */
5776 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5777                                         unsigned long zone_type,
5778                                         unsigned long node_start_pfn,
5779                                         unsigned long node_end_pfn,
5780                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5781                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5782                                         unsigned long *ignored)
5783 {
5784         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5785         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5786                 return 0;
5787
5788         /* Get the start and end of the zone */
5789         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5790         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5791         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5792                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5793                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5794
5795         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5796         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5797                 return 0;
5798
5799         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5800         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5801         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5802
5803         /* Return the spanned pages */
5804         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5805 }
5806
5807 /*
5808  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5809  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5810  */
5811 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5812                                 unsigned long range_start_pfn,
5813                                 unsigned long range_end_pfn)
5814 {
5815         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5816         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5817         int i;
5818
5819         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5820                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5821                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5822                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5823         }
5824         return nr_absent;
5825 }
5826
5827 /**
5828  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5829  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5830  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5831  *
5832  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5833  */
5834 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5835                                                         unsigned long end_pfn)
5836 {
5837         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5838 }
5839
5840 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5841 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5842                                         unsigned long zone_type,
5843                                         unsigned long node_start_pfn,
5844                                         unsigned long node_end_pfn,
5845                                         unsigned long *ignored)
5846 {
5847         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5848         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5849         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5850         unsigned long nr_absent;
5851
5852         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5853         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5854                 return 0;
5855
5856         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5857         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5858
5859         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5860                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5861                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5862         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5863
5864         /*
5865          * ZONE_MOVABLE handling.
5866          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5867          * and vice versa.
5868          */
5869         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5870                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5871                 struct memblock_region *r;
5872
5873                 for_each_memblock(memory, r) {
5874                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5875                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5876                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5877                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5878
5879                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5880                             memblock_is_mirror(r))
5881                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5882
5883                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5884                             !memblock_is_mirror(r))
5885                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5886                 }
5887         }
5888
5889         return nr_absent;
5890 }
5891
5892 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5893 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5894                                         unsigned long zone_type,
5895                                         unsigned long node_start_pfn,
5896                                         unsigned long node_end_pfn,
5897                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5898                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5899                                         unsigned long *zones_size)
5900 {
5901         unsigned int zone;
5902
5903         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5904         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5905                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5906
5907         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5908
5909         return zones_size[zone_type];
5910 }
5911
5912 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5913                                                 unsigned long zone_type,
5914                                                 unsigned long node_start_pfn,
5915                                                 unsigned long node_end_pfn,
5916                                                 unsigned long *zholes_size)
5917 {
5918         if (!zholes_size)
5919                 return 0;
5920
5921         return zholes_size[zone_type];
5922 }
5923
5924 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5925
5926 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5927                                                 unsigned long node_start_pfn,
5928                                                 unsigned long node_end_pfn,
5929                                                 unsigned long *zones_size,
5930                                                 unsigned long *zholes_size)
5931 {
5932         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5933         enum zone_type i;
5934
5935         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5936                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5937                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5938                 unsigned long size, real_size;
5939
5940                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5941                                                   node_start_pfn,
5942                                                   node_end_pfn,
5943                                                   &zone_start_pfn,
5944                                                   &zone_end_pfn,
5945                                                   zones_size);
5946                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5947                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5948                                                   zholes_size);
5949                 if (size)
5950                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5951                 else
5952                         zone->zone_start_pfn = 0;
5953                 zone->spanned_pages = size;
5954                 zone->present_pages = real_size;
5955
5956                 totalpages += size;
5957                 realtotalpages += real_size;
5958         }
5959
5960         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5961         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5962         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5963                                                         realtotalpages);
5964 }
5965
5966 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5967 /*
5968  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5969  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5970  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5971  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5972  * bytes.
5973  */
5974 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5975 {
5976         unsigned long usemapsize;
5977
5978         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5979         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5980         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5981         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5982         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5983
5984         return usemapsize / 8;
5985 }
5986
5987 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5988                                 struct zone *zone,
5989                                 unsigned long zone_start_pfn,
5990                                 unsigned long zonesize)
5991 {
5992         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5993         zone->pageblock_flags = NULL;
5994         if (usemapsize)
5995                 zone->pageblock_flags =
5996                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5997                                                          pgdat->node_id);
5998 }
5999 #else
6000 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6001                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6002 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6003
6004 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6005
6006 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6007 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6008 {
6009         unsigned int order;
6010
6011         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6012         if (pageblock_order)
6013                 return;
6014
6015         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6016                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6017         else
6018                 order = MAX_ORDER - 1;
6019
6020         /*
6021          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6022          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6023          * powerpc.
6024          */
6025         pageblock_order = order;
6026 }
6027 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6028
6029 /*
6030  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6031  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6032  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6033  * the kernel config
6034  */
6035 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6036 {
6037 }
6038
6039 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6040
6041 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6042                                                    unsigned long present_pages)
6043 {
6044         unsigned long pages = spanned_pages;
6045
6046         /*
6047          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6048          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6049          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6050          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6051          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6052          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6053          */
6054         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6055             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6056                 pages = present_pages;
6057
6058         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6059 }
6060
6061 /*
6062  * Set up the zone data structures:
6063  *   - mark all pages reserved
6064  *   - mark all memory queues empty
6065  *   - clear the memory bitmaps
6066  *
6067  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6068  */
6069 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6070 {
6071         enum zone_type j;
6072         int nid = pgdat->node_id;
6073
6074         pgdat_resize_init(pgdat);
6075 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6076         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6077         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6078         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6079 #endif
6080 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6081         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6082         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6083         pgdat->split_queue_len = 0;
6084 #endif
6085         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6086         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6087 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6088         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6089 #endif
6090         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6091         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6092         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6093
6094         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6095
6096         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6097                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6098                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6099                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6100
6101                 size = zone->spanned_pages;
6102                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6103
6104                 /*
6105                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6106                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6107                  * and per-cpu initialisations
6108                  */
6109                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6110                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6111                         if (freesize >= memmap_pages) {
6112                                 freesize -= memmap_pages;
6113                                 if (memmap_pages)
6114                                         printk(KERN_DEBUG
6115                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6116                                                zone_names[j], memmap_pages);
6117                         } else
6118                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6119                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6120                 }
6121
6122                 /* Account for reserved pages */
6123                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6124                         freesize -= dma_reserve;
6125                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6126                                         zone_names[0], dma_reserve);
6127                 }
6128
6129                 if (!is_highmem_idx(j))
6130                         nr_kernel_pages += freesize;
6131                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6132                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6133                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6134                 nr_all_pages += freesize;
6135
6136                 /*
6137                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6138                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6139                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6140                  */
6141                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6142 #ifdef CONFIG_NUMA
6143                 zone->node = nid;
6144 #endif
6145                 zone->name = zone_names[j];
6146                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6147                 spin_lock_init(&zone->lock);
6148                 zone_seqlock_init(zone);
6149                 zone_pcp_init(zone);
6150
6151                 if (!size)
6152                         continue;
6153
6154                 set_pageblock_order();
6155                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6156                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6157                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6158         }
6159 }
6160
6161 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6162 {
6163         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6164         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6165
6166         /* Skip empty nodes */
6167         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6168                 return;
6169
6170 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6171         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6172         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6173         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6174         if (!pgdat->node_mem_map) {
6175                 unsigned long size, end;
6176                 struct page *map;
6177
6178                 /*
6179                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6180                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6181                  * for the buddy allocator to function correctly.
6182                  */
6183                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6184                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6185                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6186                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6187                 if (!map)
6188                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6189                                                                pgdat->node_id);
6190                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6191         }
6192 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6193         /*
6194          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6195          */
6196         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6197                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6198 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6199                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6200                         mem_map -= offset;
6201 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6202         }
6203 #endif
6204 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6205 }
6206
6207 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6208                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6209 {
6210         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6211         unsigned long start_pfn = 0;
6212         unsigned long end_pfn = 0;
6213
6214         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6215         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6216
6217         pgdat->node_id = nid;
6218         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6219         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6220 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6221         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6222         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6223                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6224                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6225 #else
6226         start_pfn = node_start_pfn;
6227 #endif
6228         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6229                                   zones_size, zholes_size);
6230
6231         alloc_node_mem_map(pgdat);
6232 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6233         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6234                 nid, (unsigned long)pgdat,
6235                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6236 #endif
6237
6238         reset_deferred_meminit(pgdat);
6239         free_area_init_core(pgdat);
6240 }
6241
6242 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
6243 /*
6244  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6245  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6246  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6247  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6248  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6249  */
6250 void __paginginit zero_resv_unavail(void)
6251 {
6252         phys_addr_t start, end;
6253         unsigned long pfn;
6254         u64 i, pgcnt;
6255
6256         /*
6257          * Loop through ranges that are reserved, but do not have reported
6258          * physical memory backing.
6259          */
6260         pgcnt = 0;
6261         for_each_resv_unavail_range(i, &start, &end) {
6262                 for (pfn = PFN_DOWN(start); pfn < PFN_UP(end); pfn++) {
6263                         mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6264                         pgcnt++;
6265                 }
6266         }
6267
6268         /*
6269          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6270          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6271          * Once memblock is changed so such behaviour is not allowed: i.e.
6272          * list of "reserved" memory must be a subset of list of "memory", then
6273          * this code can be removed.
6274          */
6275         if (pgcnt)
6276                 pr_info("Reserved but unavailable: %lld pages", pgcnt);
6277 }
6278 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK */
6279
6280 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6281
6282 #if MAX_NUMNODES > 1
6283 /*
6284  * Figure out the number of possible node ids.
6285  */
6286 void __init setup_nr_node_ids(void)
6287 {
6288         unsigned int highest;
6289
6290         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6291         nr_node_ids = highest + 1;
6292 }
6293 #endif
6294
6295 /**
6296  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6297  *
6298  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6299  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6300  * all the nodes.
6301  *
6302  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6303  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6304  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6305  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6306  *
6307  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6308  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6309  * populated node map.
6310  *
6311  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6312  * requirement (single node).
6313  */
6314 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6315 {
6316         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6317         unsigned long start, end, mask;
6318         int last_nid = -1;
6319         int i, nid;
6320
6321         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6322                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6323                         last_nid = nid;
6324                         last_end = end;
6325                         continue;
6326                 }
6327
6328                 /*
6329                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6330                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6331                  * too coarse to separate the current node from the last.
6332                  */
6333                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6334                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6335                         mask <<= 1;
6336
6337                 /* accumulate all internode masks */
6338                 accl_mask |= mask;
6339         }
6340
6341         /* convert mask to number of pages */
6342         return ~accl_mask + 1;
6343 }
6344
6345 /* Find the lowest pfn for a node */
6346 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6347 {
6348         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6349         unsigned long start_pfn;
6350         int i;
6351
6352         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6353                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6354
6355         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6356                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6357                 return 0;
6358         }
6359
6360         return min_pfn;
6361 }
6362
6363 /**
6364  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6365  *
6366  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6367  * memblock_set_node().
6368  */
6369 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6370 {
6371         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6372 }
6373
6374 /*
6375  * early_calculate_totalpages()
6376  * Sum pages in active regions for movable zone.
6377  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6378  */
6379 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6380 {
6381         unsigned long totalpages = 0;
6382         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6383         int i, nid;
6384
6385         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6386                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6387
6388                 totalpages += pages;
6389                 if (pages)
6390                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6391         }
6392         return totalpages;
6393 }
6394
6395 /*
6396  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6397  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6398  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6399  * others
6400  */
6401 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6402 {
6403         int i, nid;
6404         unsigned long usable_startpfn;
6405         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6406         /* save the state before borrow the nodemask */
6407         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6408         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6409         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6410         struct memblock_region *r;
6411
6412         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6413         find_usable_zone_for_movable();
6414
6415         /*
6416          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6417          * options.
6418          */
6419         if (movable_node_is_enabled()) {
6420                 for_each_memblock(memory, r) {
6421                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6422                                 continue;
6423
6424                         nid = r->nid;
6425
6426                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6427                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6428                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6429                                 usable_startpfn;
6430                 }
6431
6432                 goto out2;
6433         }
6434
6435         /*
6436          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6437          */
6438         if (mirrored_kernelcore) {
6439                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6440
6441                 for_each_memblock(memory, r) {
6442                         if (memblock_is_mirror(r))
6443                                 continue;
6444
6445                         nid = r->nid;
6446
6447                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6448
6449                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6450                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6451                                 continue;
6452                         }
6453
6454                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6455                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6456                                 usable_startpfn;
6457                 }
6458
6459                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6460                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6461
6462                 goto out2;
6463         }
6464
6465         /*
6466          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6467          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6468          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6469          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6470          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6471          * what movablecore would have allowed.
6472          */
6473         if (required_movablecore) {
6474                 unsigned long corepages;
6475
6476                 /*
6477                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6478                  * was requested by the user
6479                  */
6480                 required_movablecore =
6481                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6482                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6483                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6484
6485                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6486         }
6487
6488         /*
6489          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6490          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6491          */
6492         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6493                 goto out;
6494
6495         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6496         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6497
6498 restart:
6499         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6500         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6501         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6502                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6503
6504                 /*
6505                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6506                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6507                  * amount of memory for the kernel
6508                  */
6509                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6510                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6511
6512                 /*
6513                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6514                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6515                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6516                  */
6517                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6518
6519                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6520                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6521                         unsigned long size_pages;
6522
6523                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6524                         if (start_pfn >= end_pfn)
6525                                 continue;
6526
6527                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6528                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6529                                 unsigned long kernel_pages;
6530                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6531                                                                 - start_pfn;
6532
6533                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6534                                                         kernelcore_remaining);
6535                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6536                                                         required_kernelcore);
6537
6538                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6539                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6540
6541                                         /*
6542                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6543                                          * that if we have to rebalance
6544                                          * kernelcore across nodes, we will
6545                                          * not double account here
6546                                          */
6547                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6548                                         continue;
6549                                 }
6550                                 start_pfn = usable_startpfn;
6551                         }
6552
6553                         /*
6554                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6555                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6556                          * number of pages used as kernelcore
6557                          */
6558                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6559                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6560                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6561                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6562
6563                         /*
6564                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6565                          * break if the kernelcore for this node has been
6566                          * satisfied
6567                          */
6568                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6569                                                                 size_pages);
6570                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6571                         if (!kernelcore_remaining)
6572                                 break;
6573                 }
6574         }
6575
6576         /*
6577          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6578          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6579          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6580          * satisfied
6581          */
6582         usable_nodes--;
6583         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6584                 goto restart;
6585
6586 out2:
6587         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6588         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6589                 zone_movable_pfn[nid] =
6590                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6591
6592 out:
6593         /* restore the node_state */
6594         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6595 }
6596
6597 /* Any regular or high memory on that node ? */
6598 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6599 {
6600         enum zone_type zone_type;
6601
6602         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6603                 return;
6604
6605         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6606                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6607                 if (populated_zone(zone)) {
6608                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6609                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6610                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6611                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6612                         break;
6613                 }
6614         }
6615 }
6616
6617 /**
6618  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6619  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6620  *
6621  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6622  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6623  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6624  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6625  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6626  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6627  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6628  * at arch_max_dma_pfn.
6629  */
6630 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6631 {
6632         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6633         int i, nid;
6634
6635         /* Record where the zone boundaries are */
6636         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6637                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6638         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6639                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6640
6641         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6642
6643         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6644                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6645                         continue;
6646
6647                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6648                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6649                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6650
6651                 start_pfn = end_pfn;
6652         }
6653
6654         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6655         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6656         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6657
6658         /* Print out the zone ranges */
6659         pr_info("Zone ranges:\n");
6660         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6661                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6662                         continue;
6663                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6664                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6665                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6666                         pr_cont("empty\n");
6667                 else
6668                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6669                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6670                                         << PAGE_SHIFT,
6671                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6672                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6673         }
6674
6675         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6676         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6677         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6678                 if (zone_movable_pfn[i])
6679                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6680                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6681         }
6682
6683         /* Print out the early node map */
6684         pr_info("Early memory node ranges\n");
6685         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6686                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6687                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6688                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6689
6690         /* Initialise every node */
6691         mminit_verify_pageflags_layout();
6692         setup_nr_node_ids();
6693         for_each_online_node(nid) {
6694                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6695                 free_area_init_node(nid, NULL,
6696                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6697
6698                 /* Any memory on that node */
6699                 if (pgdat->node_present_pages)
6700                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6701                 check_for_memory(pgdat, nid);
6702         }
6703         zero_resv_unavail();
6704 }
6705
6706 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6707 {
6708         unsigned long long coremem;
6709         if (!p)
6710                 return -EINVAL;
6711
6712         coremem = memparse(p, &p);
6713         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6714
6715         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6716         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6717
6718         return 0;
6719 }
6720
6721 /*
6722  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6723  * cannot be reclaimed or migrated.
6724  */
6725 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6726 {
6727         /* parse kernelcore=mirror */
6728         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6729                 mirrored_kernelcore = true;
6730                 return 0;
6731         }
6732
6733         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6734 }
6735
6736 /*
6737  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6738  * can be reclaimed or migrated.
6739  */
6740 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6741 {
6742         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6743 }
6744
6745 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6746 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6747
6748 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6749
6750 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6751 {
6752         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6753         page_zone(page)->managed_pages += count;
6754         totalram_pages += count;
6755 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6756         if (PageHighMem(page))
6757                 totalhigh_pages += count;
6758 #endif
6759         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6760 }
6761 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6762
6763 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6764 {
6765         void *pos;
6766         unsigned long pages = 0;
6767
6768         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6769         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6770         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6771                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6772                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6773                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6774         }
6775
6776         if (pages && s)
6777                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6778                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6779
6780         return pages;
6781 }
6782 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6783
6784 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6785 void free_highmem_page(struct page *page)
6786 {
6787         __free_reserved_page(page);
6788         totalram_pages++;
6789         page_zone(page)->managed_pages++;
6790         totalhigh_pages++;
6791 }
6792 #endif
6793
6794
6795 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6796 {
6797         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6798         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6799
6800         physpages = get_num_physpages();
6801         codesize = _etext - _stext;
6802         datasize = _edata - _sdata;
6803         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6804         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6805         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6806         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6807
6808         /*
6809          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6810          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6811          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6812          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6813          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6814          */
6815 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6816         do { \
6817                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6818                         size -= adj; \
6819         } while (0)
6820
6821         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6822                      _sinittext, init_code_size);
6823         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6824         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6825         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6826         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6827
6828 #undef  adj_init_size
6829
6830         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6831 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6832                 ", %luK highmem"
6833 #endif
6834                 "%s%s)\n",
6835                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6836                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6837                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6838                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6839                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6840                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6841 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6842                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6843 #endif
6844                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6845 }
6846
6847 /**
6848  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6849  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6850  *
6851  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6852  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6853  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6854  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6855  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6856  * smaller per-cpu batchsize.
6857  */
6858 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6859 {
6860         dma_reserve = new_dma_reserve;
6861 }
6862
6863 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6864 {
6865         free_area_init_node(0, zones_size,
6866                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6867         zero_resv_unavail();
6868 }
6869
6870 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6871 {
6872
6873         lru_add_drain_cpu(cpu);
6874         drain_pages(cpu);
6875
6876         /*
6877          * Spill the event counters of the dead processor
6878          * into the current processors event counters.
6879          * This artificially elevates the count of the current
6880          * processor.
6881          */
6882         vm_events_fold_cpu(cpu);
6883
6884         /*
6885          * Zero the differential counters of the dead processor
6886          * so that the vm statistics are consistent.
6887          *
6888          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6889          * race with what we are doing.
6890          */
6891         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6892         return 0;
6893 }
6894
6895 void __init page_alloc_init(void)
6896 {
6897         int ret;
6898
6899         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6900                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6901                                         page_alloc_cpu_dead);
6902         WARN_ON(ret < 0);
6903 }
6904
6905 /*
6906  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6907  *      or min_free_kbytes changes.
6908  */
6909 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6910 {
6911         struct pglist_data *pgdat;
6912         unsigned long reserve_pages = 0;
6913         enum zone_type i, j;
6914
6915         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6916
6917                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6918
6919                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6920                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6921                         long max = 0;
6922
6923                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6924                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6925                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6926                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6927                         }
6928
6929                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6930                         max += high_wmark_pages(zone);
6931
6932                         if (max > zone->managed_pages)
6933                                 max = zone->managed_pages;
6934
6935                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6936
6937                         reserve_pages += max;
6938                 }
6939         }
6940         totalreserve_pages = reserve_pages;
6941 }
6942
6943 /*
6944  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6945  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6946  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6947  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6948  */
6949 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6950 {
6951         struct pglist_data *pgdat;
6952         enum zone_type j, idx;
6953
6954         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6955                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6956                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6957                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6958
6959                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6960
6961                         idx = j;
6962                         while (idx) {
6963                                 struct zone *lower_zone;
6964
6965                                 idx--;
6966
6967                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6968                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6969
6970                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6971                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6972                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6973                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6974                         }
6975                 }
6976         }
6977
6978         /* update totalreserve_pages */
6979         calculate_totalreserve_pages();
6980 }
6981
6982 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6983 {
6984         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6985         unsigned long lowmem_pages = 0;
6986         struct zone *zone;
6987         unsigned long flags;
6988
6989         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6990         for_each_zone(zone) {
6991                 if (!is_highmem(zone))
6992                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6993         }
6994
6995         for_each_zone(zone) {
6996                 u64 tmp;
6997
6998                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6999                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
7000                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7001                 if (is_highmem(zone)) {
7002                         /*
7003                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7004                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7005                          * value here.
7006                          *
7007                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7008                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
7009                          * not be capped for highmem.
7010                          */
7011                         unsigned long min_pages;
7012
7013                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7014                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7015                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7016                 } else {
7017                         /*
7018                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7019                          * proportionate to the zone's size.
7020                          */
7021                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7022                 }
7023
7024                 /*
7025                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7026                  * scale factor in proportion to available memory, but
7027                  * ensure a minimum size on small systems.
7028                  */
7029                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7030                             mult_frac(zone->managed_pages,
7031                                       watermark_scale_factor, 10000));
7032
7033                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7034                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7035
7036                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7037         }
7038
7039         /* update totalreserve_pages */
7040         calculate_totalreserve_pages();
7041 }
7042
7043 /**
7044  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7045  * or when memory is hot-{added|removed}
7046  *
7047  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7048  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7049  */
7050 void setup_per_zone_wmarks(void)
7051 {
7052         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7053
7054         spin_lock(&lock);
7055         __setup_per_zone_wmarks();
7056         spin_unlock(&lock);
7057 }
7058
7059 /*
7060  * Initialise min_free_kbytes.
7061  *
7062  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7063  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7064  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7065  *
7066  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7067  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7068  *
7069  * which yields
7070  *
7071  * 16MB:        512k
7072  * 32MB:        724k
7073  * 64MB:        1024k
7074  * 128MB:       1448k
7075  * 256MB:       2048k
7076  * 512MB:       2896k
7077  * 1024MB:      4096k
7078  * 2048MB:      5792k
7079  * 4096MB:      8192k
7080  * 8192MB:      11584k
7081  * 16384MB:     16384k
7082  */
7083 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7084 {
7085         unsigned long lowmem_kbytes;
7086         int new_min_free_kbytes;
7087
7088         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7089         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7090
7091         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7092                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7093                 if (min_free_kbytes < 128)
7094                         min_free_kbytes = 128;
7095                 if (min_free_kbytes > 65536)
7096                         min_free_kbytes = 65536;
7097         } else {
7098                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7099                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7100         }
7101         setup_per_zone_wmarks();
7102         refresh_zone_stat_thresholds();
7103         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7104
7105 #ifdef CONFIG_NUMA
7106         setup_min_unmapped_ratio();
7107         setup_min_slab_ratio();
7108 #endif
7109
7110         return 0;
7111 }
7112 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7113
7114 /*
7115  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7116  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7117  *      changes.
7118  */
7119 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7120         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7121 {
7122         int rc;
7123
7124         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7125         if (rc)
7126                 return rc;
7127
7128         if (write) {
7129                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7130                 setup_per_zone_wmarks();
7131         }
7132         return 0;
7133 }
7134
7135 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7136         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7137 {
7138         int rc;
7139
7140         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7141         if (rc)
7142                 return rc;
7143
7144         if (write)
7145                 setup_per_zone_wmarks();
7146
7147         return 0;
7148 }
7149
7150 #ifdef CONFIG_NUMA
7151 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7152 {
7153         pg_data_t *pgdat;
7154         struct zone *zone;
7155
7156         for_each_online_pgdat(pgdat)
7157                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7158
7159         for_each_zone(zone)
7160                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7161                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7162 }
7163
7164
7165 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7166         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7167 {
7168         int rc;
7169
7170         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7171         if (rc)
7172                 return rc;
7173
7174         setup_min_unmapped_ratio();
7175
7176         return 0;
7177 }
7178
7179 static void setup_min_slab_ratio(void)
7180 {
7181         pg_data_t *pgdat;
7182         struct zone *zone;
7183
7184         for_each_online_pgdat(pgdat)
7185                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7186
7187         for_each_zone(zone)
7188                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7189                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7190 }
7191
7192 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7193         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7194 {
7195         int rc;
7196
7197         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7198         if (rc)
7199                 return rc;
7200
7201         setup_min_slab_ratio();
7202
7203         return 0;
7204 }
7205 #endif
7206
7207 /*
7208  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7209  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7210  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7211  *
7212  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7213  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7214  * if in function of the boot time zone sizes.
7215  */
7216 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7217         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7218 {
7219         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7220         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7221         return 0;
7222 }
7223
7224 /*
7225  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7226  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7227  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7228  */
7229 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7230         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7231 {
7232         struct zone *zone;
7233         int old_percpu_pagelist_fraction;
7234         int ret;
7235
7236         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7237         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7238
7239         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7240         if (!write || ret < 0)
7241                 goto out;
7242
7243         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7244         if (percpu_pagelist_fraction &&
7245             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7246                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7247                 ret = -EINVAL;
7248                 goto out;
7249         }
7250
7251         /* No change? */
7252         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7253                 goto out;
7254
7255         for_each_populated_zone(zone) {
7256                 unsigned int cpu;
7257
7258                 for_each_possible_cpu(cpu)
7259                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7260                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7261         }
7262 out:
7263         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7264         return ret;
7265 }
7266
7267 #ifdef CONFIG_NUMA
7268 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7269
7270 static int __init set_hashdist(char *str)
7271 {
7272         if (!str)
7273                 return 0;
7274         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7275         return 1;
7276 }
7277 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7278 #endif
7279
7280 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7281 /*
7282  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7283  * is not known to alloc_large_system_hash().
7284  */
7285 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7286 {
7287         return 0;
7288 }
7289 #endif
7290
7291 /*
7292  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7293  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7294  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7295  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7296  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7297  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7298  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7299  */
7300 #if __BITS_PER_LONG > 32
7301 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7302 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7303 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7304 #endif
7305
7306 /*
7307  * allocate a large system hash table from bootmem
7308  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7309  *   quantity of entries
7310  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7311  */
7312 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7313                                      unsigned long bucketsize,
7314                                      unsigned long numentries,
7315                                      int scale,
7316                                      int flags,
7317                                      unsigned int *_hash_shift,
7318                                      unsigned int *_hash_mask,
7319                                      unsigned long low_limit,
7320                                      unsigned long high_limit)
7321 {
7322         unsigned long long max = high_limit;
7323         unsigned long log2qty, size;
7324         void *table = NULL;
7325         gfp_t gfp_flags;
7326
7327         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7328         if (!numentries) {
7329                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7330                 numentries = nr_kernel_pages;
7331                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7332
7333                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7334                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7335                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7336
7337 #if __BITS_PER_LONG > 32
7338                 if (!high_limit) {
7339                         unsigned long adapt;
7340
7341                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7342                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7343                                 scale++;
7344                 }
7345 #endif
7346
7347                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7348                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7349                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7350                 else
7351                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7352
7353                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7354                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7355                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7356                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7357                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7358                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7359                                 BUG_ON(!numentries);
7360                         }
7361                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7362                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7363         }
7364         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7365
7366         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7367         if (max == 0) {
7368                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7369                 do_div(max, bucketsize);
7370         }
7371         max = min(max, 0x80000000ULL);
7372
7373         if (numentries < low_limit)
7374                 numentries = low_limit;
7375         if (numentries > max)
7376                 numentries = max;
7377
7378         log2qty = ilog2(numentries);
7379
7380         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7381         do {
7382                 size = bucketsize << log2qty;
7383                 if (flags & HASH_EARLY) {
7384                         if (flags & HASH_ZERO)
7385                                 table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7386                         else
7387                                 table = memblock_virt_alloc_raw(size, 0);
7388                 } else if (hashdist) {
7389                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7390                 } else {
7391                         /*
7392                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7393                          * some pages at the end of hash table which
7394                          * alloc_pages_exact() automatically does
7395                          */
7396                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7397                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7398                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7399                         }
7400                 }
7401         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7402
7403         if (!table)
7404                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7405
7406         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7407                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7408
7409         if (_hash_shift)
7410                 *_hash_shift = log2qty;
7411         if (_hash_mask)
7412                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7413
7414         return table;
7415 }
7416
7417 /*
7418  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7419  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7420  *
7421  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7422  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7423  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7424  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7425  */
7426 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7427                          int migratetype,
7428                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7429 {
7430         unsigned long pfn, iter, found;
7431
7432         /*
7433          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7434          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7435          */
7436         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7437                 return false;
7438
7439         /*
7440          * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark isolate
7441          * CMA pageblocks even when they are not movable in fact so consider
7442          * them movable here.
7443          */
7444         if (is_migrate_cma(migratetype) &&
7445                         is_migrate_cma(get_pageblock_migratetype(page)))
7446                 return false;
7447
7448         pfn = page_to_pfn(page);
7449         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7450                 unsigned long check = pfn + iter;
7451
7452                 if (!pfn_valid_within(check))
7453                         continue;
7454
7455                 page = pfn_to_page(check);
7456
7457                 if (PageReserved(page))
7458                         return true;
7459
7460                 /*
7461                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7462                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7463                  * handle each tail page individually in migration.
7464                  */
7465                 if (PageHuge(page)) {
7466                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7467                         continue;
7468                 }
7469
7470                 /*
7471                  * We can't use page_count without pin a page
7472                  * because another CPU can free compound page.
7473                  * This check already skips compound tails of THP
7474                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7475                  */
7476                 if (!page_ref_count(page)) {
7477                         if (PageBuddy(page))
7478                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7479                         continue;
7480                 }
7481
7482                 /*
7483                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7484                  * page_count() is not 0.
7485                  */
7486                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7487                         continue;
7488
7489                 if (__PageMovable(page))
7490                         continue;
7491
7492                 if (!PageLRU(page))
7493                         found++;
7494                 /*
7495                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7496                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7497                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7498                  */
7499                 /*
7500                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7501                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7502                  *
7503                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7504                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7505                  * page at boot.
7506                  */
7507                 if (found > count)
7508                         return true;
7509         }
7510         return false;
7511 }
7512
7513 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7514 {
7515         struct zone *zone;
7516         unsigned long pfn;
7517
7518         /*
7519          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7520          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7521          * the zone but still within the section.
7522          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7523          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7524          */
7525         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7526                 return false;
7527
7528         zone = page_zone(page);
7529         pfn = page_to_pfn(page);
7530         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7531                 return false;
7532
7533         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, MIGRATE_MOVABLE, true);
7534 }
7535
7536 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7537
7538 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7539 {
7540         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7541                              pageblock_nr_pages) - 1);
7542 }
7543
7544 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7545 {
7546         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7547                                 pageblock_nr_pages));
7548 }
7549
7550 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7551 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7552                                         unsigned long start, unsigned long end)
7553 {
7554         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7555         unsigned long nr_reclaimed;
7556         unsigned long pfn = start;
7557         unsigned int tries = 0;
7558         int ret = 0;
7559
7560         migrate_prep();
7561
7562         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7563                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7564                         ret = -EINTR;
7565                         break;
7566                 }
7567
7568                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7569                         cc->nr_migratepages = 0;
7570                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7571                         if (!pfn) {
7572                                 ret = -EINTR;
7573                                 break;
7574                         }
7575                         tries = 0;
7576                 } else if (++tries == 5) {
7577                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7578                         break;
7579                 }
7580
7581                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7582                                                         &cc->migratepages);
7583                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7584
7585                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7586                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7587         }
7588         if (ret < 0) {
7589                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7590                 return ret;
7591         }
7592         return 0;
7593 }
7594
7595 /**
7596  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7597  * @start:      start PFN to allocate
7598  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7599  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7600  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7601  *                      in range must have the same migratetype and it must
7602  *                      be either of the two.
7603  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7604  *
7605  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7606  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7607  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7608  * pages fall in.
7609  *
7610  * The PFN range must belong to a single zone.
7611  *
7612  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7613  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7614  * need to be freed with free_contig_range().
7615  */
7616 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7617                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7618 {
7619         unsigned long outer_start, outer_end;
7620         unsigned int order;
7621         int ret = 0;
7622
7623         struct compact_control cc = {
7624                 .nr_migratepages = 0,
7625                 .order = -1,
7626                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7627                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7628                 .ignore_skip_hint = true,
7629                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7630         };
7631         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7632
7633         /*
7634          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7635          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7636          * have different sizes, and due to the way page allocator
7637          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7638          * that page allocator won't try to merge buddies from
7639          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7640          * other migration type.
7641          *
7642          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7643          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7644          * we are interested in).  This will put all the pages in
7645          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7646          *
7647          * When this is done, we take the pages in range from page
7648          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7649          * page allocator will never consider using them.
7650          *
7651          * This lets us mark the pageblocks back as
7652          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7653          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7654          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7655          */
7656
7657         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7658                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7659                                        false);
7660         if (ret)
7661                 return ret;
7662
7663         /*
7664          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7665          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7666          */
7667         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7668         if (ret && ret != -EBUSY)
7669                 goto done;
7670
7671         /*
7672          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7673          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7674          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7675          * What we are going to do is to allocate all pages from
7676          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7677          *
7678          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7679          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7680          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7681          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7682          * once this is done free the pages we are not interested in.
7683          *
7684          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7685          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7686          */
7687
7688         lru_add_drain_all();
7689         drain_all_pages(cc.zone);
7690
7691         order = 0;
7692         outer_start = start;
7693         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7694                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7695                         outer_start = start;
7696                         break;
7697                 }
7698                 outer_start &= ~0UL << order;
7699         }
7700
7701         if (outer_start != start) {
7702                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7703
7704                 /*
7705                  * outer_start page could be small order buddy page and
7706                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7707                  * in this case to report failed page properly
7708                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7709                  */
7710                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7711                         outer_start = start;
7712         }
7713
7714         /* Make sure the range is really isolated. */
7715         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7716                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7717                         __func__, outer_start, end);
7718                 ret = -EBUSY;
7719                 goto done;
7720         }
7721
7722         /* Grab isolated pages from freelists. */
7723         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7724         if (!outer_end) {
7725                 ret = -EBUSY;
7726                 goto done;
7727         }
7728
7729         /* Free head and tail (if any) */
7730         if (start != outer_start)
7731                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7732         if (end != outer_end)
7733                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7734
7735 done:
7736         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7737                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7738         return ret;
7739 }
7740
7741 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7742 {
7743         unsigned int count = 0;
7744
7745         for (; nr_pages--; pfn++) {
7746                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7747
7748                 count += page_count(page) != 1;
7749                 __free_page(page);
7750         }
7751         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7752 }
7753 #endif
7754
7755 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7756 /*
7757  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7758  * page high values need to be recalulated.
7759  */
7760 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7761 {
7762         unsigned cpu;
7763         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7764         for_each_possible_cpu(cpu)
7765                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7766                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7767         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7768 }
7769 #endif
7770
7771 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7772 {
7773         unsigned long flags;
7774         int cpu;
7775         struct per_cpu_pageset *pset;
7776
7777         /* avoid races with drain_pages()  */
7778         local_irq_save(flags);
7779         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7780                 for_each_online_cpu(cpu) {
7781                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7782                         drain_zonestat(zone, pset);
7783                 }
7784                 free_percpu(zone->pageset);
7785                 zone->pageset = &boot_pageset;
7786         }
7787         local_irq_restore(flags);
7788 }
7789
7790 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7791 /*
7792  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7793  * before calling this.
7794  */
7795 void
7796 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7797 {
7798         struct page *page;
7799         struct zone *zone;
7800         unsigned int order, i;
7801         unsigned long pfn;
7802         unsigned long flags;
7803         /* find the first valid pfn */
7804         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7805                 if (pfn_valid(pfn))
7806                         break;
7807         if (pfn == end_pfn)
7808                 return;
7809         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7810         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7811         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7812         pfn = start_pfn;
7813         while (pfn < end_pfn) {
7814                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7815                         pfn++;
7816                         continue;
7817                 }
7818                 page = pfn_to_page(pfn);
7819                 /*
7820                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7821                  * page_count() is not 0.
7822                  */
7823                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7824                         pfn++;
7825                         SetPageReserved(page);
7826                         continue;
7827                 }
7828
7829                 BUG_ON(page_count(page));
7830                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7831                 order = page_order(page);
7832 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7833                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7834                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7835 #endif
7836                 list_del(&page->lru);
7837                 rmv_page_order(page);
7838                 zone->free_area[order].nr_free--;
7839                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7840                         SetPageReserved((page+i));
7841                 pfn += (1 << order);
7842         }
7843         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7844 }
7845 #endif
7846
7847 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7848 {
7849         struct zone *zone = page_zone(page);
7850         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7851         unsigned long flags;
7852         unsigned int order;
7853
7854         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7855         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7856                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7857
7858                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7859                         break;
7860         }
7861         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7862
7863         return order < MAX_ORDER;
7864 }