]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/page_alloc.c
Merge tag 'asoc-v5.2-5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/broonie...
[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/highmem.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/jiffies.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/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/vmstat.h>
43 #include <linux/mempolicy.h>
44 #include <linux/memremap.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_ext.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <trace/events/oom.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62 #include <linux/sched/mm.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65 #include <linux/memcontrol.h>
66 #include <linux/ftrace.h>
67 #include <linux/lockdep.h>
68 #include <linux/nmi.h>
69 #include <linux/psi.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 struct pcpu_drain {
101         struct zone *zone;
102         struct work_struct work;
103 };
104 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
105 DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
106
107 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
108 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
109 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
110 #endif
111
112 /*
113  * Array of node states.
114  */
115 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
116         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
117         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
118 #ifndef CONFIG_NUMA
119         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
120 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
121         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
122 #endif
123         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
124         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
125 #endif  /* NUMA */
126 };
127 EXPORT_SYMBOL(node_states);
128
129 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
130 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
131 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
132 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
133
134 int percpu_pagelist_fraction;
135 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
136
137 /*
138  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
139  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
140  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
141  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
142  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
143  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
144  */
145 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
146 {
147         return page->index;
148 }
149
150 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
151 {
152         page->index = migratetype;
153 }
154
155 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
156 /*
157  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
158  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
159  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
160  * they should always be called with system_transition_mutex held
161  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
162  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
163  * with that modification).
164  */
165
166 static gfp_t saved_gfp_mask;
167
168 void pm_restore_gfp_mask(void)
169 {
170         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
171         if (saved_gfp_mask) {
172                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
173                 saved_gfp_mask = 0;
174         }
175 }
176
177 void pm_restrict_gfp_mask(void)
178 {
179         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
180         WARN_ON(saved_gfp_mask);
181         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
182         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
183 }
184
185 bool pm_suspended_storage(void)
186 {
187         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
188                 return false;
189         return true;
190 }
191 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
192
193 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
194 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
195 #endif
196
197 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
198
199 /*
200  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
201  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
202  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
203  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
204  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
205  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
206  *
207  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
208  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
209  */
210 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
211 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
212         [ZONE_DMA] = 256,
213 #endif
214 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
215         [ZONE_DMA32] = 256,
216 #endif
217         [ZONE_NORMAL] = 32,
218 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
219         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
220 #endif
221         [ZONE_MOVABLE] = 0,
222 };
223
224 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
225
226 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
228          "DMA",
229 #endif
230 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
231          "DMA32",
232 #endif
233          "Normal",
234 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
235          "HighMem",
236 #endif
237          "Movable",
238 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
239          "Device",
240 #endif
241 };
242
243 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
244         "Unmovable",
245         "Movable",
246         "Reclaimable",
247         "HighAtomic",
248 #ifdef CONFIG_CMA
249         "CMA",
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
252         "Isolate",
253 #endif
254 };
255
256 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
257         NULL,
258         free_compound_page,
259 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
260         free_huge_page,
261 #endif
262 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
263         free_transhuge_page,
264 #endif
265 };
266
267 int min_free_kbytes = 1024;
268 int user_min_free_kbytes = -1;
269 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
270 /*
271  * DiscontigMem defines memory ranges as separate pg_data_t even if the ranges
272  * are not on separate NUMA nodes. Functionally this works but with
273  * watermark_boost_factor, it can reclaim prematurely as the ranges can be
274  * quite small. By default, do not boost watermarks on discontigmem as in
275  * many cases very high-order allocations like THP are likely to be
276  * unsupported and the premature reclaim offsets the advantage of long-term
277  * fragmentation avoidance.
278  */
279 int watermark_boost_factor __read_mostly;
280 #else
281 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
282 #endif
283 int watermark_scale_factor = 10;
284
285 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
286 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
287 static unsigned long dma_reserve __initdata;
288
289 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
290 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
291 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
292 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
293 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
294 static unsigned long required_movablecore __initdata;
295 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
296 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
297 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
298
299 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
300 int movable_zone;
301 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
302 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
303
304 #if MAX_NUMNODES > 1
305 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
306 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
307 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
308 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
309 #endif
310
311 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
312
313 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
314 /*
315  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
316  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
317  * and we can permanently disable that path.
318  */
319 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
320
321 /*
322  * Calling kasan_free_pages() only after deferred memory initialization
323  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
324  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
325  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
326  *
327  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
328  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
329  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
330  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
331  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
332  * initialization is done, but this is not likely to happen.
333  */
334 static inline void kasan_free_nondeferred_pages(struct page *page, int order)
335 {
336         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages))
337                 kasan_free_pages(page, order);
338 }
339
340 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
341 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
342 {
343         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
344
345         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
346                 return true;
347
348         return false;
349 }
350
351 /*
352  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
353  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
354  */
355 static bool __meminit
356 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
357 {
358         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
359
360         /*
361          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
362          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
363          */
364         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
365                 prev_end_pfn = end_pfn;
366                 nr_initialised = 0;
367         }
368
369         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
370         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
371                 return false;
372
373         /*
374          * We start only with one section of pages, more pages are added as
375          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
376          */
377         nr_initialised++;
378         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
379             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
380                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
381                 return true;
382         }
383         return false;
384 }
385 #else
386 #define kasan_free_nondeferred_pages(p, o)      kasan_free_pages(p, o)
387
388 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
389 {
390         return false;
391 }
392
393 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
394 {
395         return false;
396 }
397 #endif
398
399 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
400 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
401                                                         unsigned long pfn)
402 {
403 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
404         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
405 #else
406         return page_zone(page)->pageblock_flags;
407 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
408 }
409
410 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
411 {
412 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
413         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
414         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
415 #else
416         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
417         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
418 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
419 }
420
421 /**
422  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
423  * @page: The page within the block of interest
424  * @pfn: The target page frame number
425  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
426  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
427  *
428  * Return: pageblock_bits flags
429  */
430 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
431                                         unsigned long pfn,
432                                         unsigned long end_bitidx,
433                                         unsigned long mask)
434 {
435         unsigned long *bitmap;
436         unsigned long bitidx, word_bitidx;
437         unsigned long word;
438
439         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
440         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
441         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
442         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
443
444         word = bitmap[word_bitidx];
445         bitidx += end_bitidx;
446         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
447 }
448
449 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
450                                         unsigned long end_bitidx,
451                                         unsigned long mask)
452 {
453         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
454 }
455
456 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
457 {
458         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
459 }
460
461 /**
462  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
463  * @page: The page within the block of interest
464  * @flags: The flags to set
465  * @pfn: The target page frame number
466  * @end_bitidx: The last bit of interest
467  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
468  */
469 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
470                                         unsigned long pfn,
471                                         unsigned long end_bitidx,
472                                         unsigned long mask)
473 {
474         unsigned long *bitmap;
475         unsigned long bitidx, word_bitidx;
476         unsigned long old_word, word;
477
478         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
479         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
480
481         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
482         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
483         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
484         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
485
486         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
487
488         bitidx += end_bitidx;
489         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
490         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
491
492         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
493         for (;;) {
494                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
495                 if (word == old_word)
496                         break;
497                 word = old_word;
498         }
499 }
500
501 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
502 {
503         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
504                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
505                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
506
507         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
508                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
509 }
510
511 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
512 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         int ret = 0;
515         unsigned seq;
516         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
517         unsigned long sp, start_pfn;
518
519         do {
520                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
521                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
522                 sp = zone->spanned_pages;
523                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
524                         ret = 1;
525         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
526
527         if (ret)
528                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
529                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
530                         start_pfn, start_pfn + sp);
531
532         return ret;
533 }
534
535 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
536 {
537         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
538                 return 0;
539         if (zone != page_zone(page))
540                 return 0;
541
542         return 1;
543 }
544 /*
545  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
546  */
547 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
548 {
549         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
550                 return 1;
551         if (!page_is_consistent(zone, page))
552                 return 1;
553
554         return 0;
555 }
556 #else
557 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
558 {
559         return 0;
560 }
561 #endif
562
563 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
564                 unsigned long bad_flags)
565 {
566         static unsigned long resume;
567         static unsigned long nr_shown;
568         static unsigned long nr_unshown;
569
570         /*
571          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
572          * or allow a steady drip of one report per second.
573          */
574         if (nr_shown == 60) {
575                 if (time_before(jiffies, resume)) {
576                         nr_unshown++;
577                         goto out;
578                 }
579                 if (nr_unshown) {
580                         pr_alert(
581                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
582                                 nr_unshown);
583                         nr_unshown = 0;
584                 }
585                 nr_shown = 0;
586         }
587         if (nr_shown++ == 0)
588                 resume = jiffies + 60 * HZ;
589
590         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
591                 current->comm, page_to_pfn(page));
592         __dump_page(page, reason);
593         bad_flags &= page->flags;
594         if (bad_flags)
595                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
596                                                 bad_flags, &bad_flags);
597         dump_page_owner(page);
598
599         print_modules();
600         dump_stack();
601 out:
602         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
603         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
604         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
605 }
606
607 /*
608  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
609  *
610  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
611  *
612  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
613  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
614  *
615  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
616  * page destructors. See compound_page_dtors.
617  *
618  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
619  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
620  */
621
622 void free_compound_page(struct page *page)
623 {
624         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
625 }
626
627 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
628 {
629         int i;
630         int nr_pages = 1 << order;
631
632         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
633         set_compound_order(page, order);
634         __SetPageHead(page);
635         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
636                 struct page *p = page + i;
637                 set_page_count(p, 0);
638                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
639                 set_compound_head(p, page);
640         }
641         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
642 }
643
644 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
645 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
646 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
647                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
648 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
649 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
650
651 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
652 {
653         if (!buf)
654                 return -EINVAL;
655         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
656 }
657 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
658
659 static bool need_debug_guardpage(void)
660 {
661         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
662         if (!debug_pagealloc_enabled())
663                 return false;
664
665         if (!debug_guardpage_minorder())
666                 return false;
667
668         return true;
669 }
670
671 static void init_debug_guardpage(void)
672 {
673         if (!debug_pagealloc_enabled())
674                 return;
675
676         if (!debug_guardpage_minorder())
677                 return;
678
679         _debug_guardpage_enabled = true;
680 }
681
682 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
683         .need = need_debug_guardpage,
684         .init = init_debug_guardpage,
685 };
686
687 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
688 {
689         unsigned long res;
690
691         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
692                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
693                 return 0;
694         }
695         _debug_guardpage_minorder = res;
696         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
697         return 0;
698 }
699 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
700
701 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
702                                 unsigned int order, int migratetype)
703 {
704         struct page_ext *page_ext;
705
706         if (!debug_guardpage_enabled())
707                 return false;
708
709         if (order >= debug_guardpage_minorder())
710                 return false;
711
712         page_ext = lookup_page_ext(page);
713         if (unlikely(!page_ext))
714                 return false;
715
716         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
717
718         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
719         set_page_private(page, order);
720         /* Guard pages are not available for any usage */
721         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
722
723         return true;
724 }
725
726 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
727                                 unsigned int order, int migratetype)
728 {
729         struct page_ext *page_ext;
730
731         if (!debug_guardpage_enabled())
732                 return;
733
734         page_ext = lookup_page_ext(page);
735         if (unlikely(!page_ext))
736                 return;
737
738         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
739
740         set_page_private(page, 0);
741         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
742                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
743 }
744 #else
745 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
746 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
747                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
748 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
749                                 unsigned int order, int migratetype) {}
750 #endif
751
752 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
753 {
754         set_page_private(page, order);
755         __SetPageBuddy(page);
756 }
757
758 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
759 {
760         __ClearPageBuddy(page);
761         set_page_private(page, 0);
762 }
763
764 /*
765  * This function checks whether a page is free && is the buddy
766  * we can coalesce a page and its buddy if
767  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
768  * (b) the buddy is in the buddy system &&
769  * (c) a page and its buddy have the same order &&
770  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
771  *
772  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
773  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
774  *
775  * For recording page's order, we use page_private(page).
776  */
777 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
778                                                         unsigned int order)
779 {
780         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
781                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
782                         return 0;
783
784                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
785
786                 return 1;
787         }
788
789         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
790                 /*
791                  * zone check is done late to avoid uselessly
792                  * calculating zone/node ids for pages that could
793                  * never merge.
794                  */
795                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
796                         return 0;
797
798                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
799
800                 return 1;
801         }
802         return 0;
803 }
804
805 #ifdef CONFIG_COMPACTION
806 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
807 {
808         struct capture_control *capc = current->capture_control;
809
810         return capc &&
811                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
812                 !capc->page &&
813                 capc->cc->zone == zone &&
814                 capc->cc->direct_compaction ? capc : NULL;
815 }
816
817 static inline bool
818 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
819                    int order, int migratetype)
820 {
821         if (!capc || order != capc->cc->order)
822                 return false;
823
824         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
825         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
826             is_migrate_isolate(migratetype))
827                 return false;
828
829         /*
830          * Do not let lower order allocations polluate a movable pageblock.
831          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
832          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
833          * have trouble finding a high-order free page.
834          */
835         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
836                 return false;
837
838         capc->page = page;
839         return true;
840 }
841
842 #else
843 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
844 {
845         return NULL;
846 }
847
848 static inline bool
849 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
850                    int order, int migratetype)
851 {
852         return false;
853 }
854 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
855
856 /*
857  * Freeing function for a buddy system allocator.
858  *
859  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
860  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
861  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
862  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
863  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
864  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
865  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
866  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
867  * parts of the VM system.
868  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
869  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
870  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
871  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
872  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
873  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
874  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
875  * triggers coalescing into a block of larger size.
876  *
877  * -- nyc
878  */
879
880 static inline void __free_one_page(struct page *page,
881                 unsigned long pfn,
882                 struct zone *zone, unsigned int order,
883                 int migratetype)
884 {
885         unsigned long combined_pfn;
886         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
887         struct page *buddy;
888         unsigned int max_order;
889         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
890
891         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
892
893         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
894         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
895
896         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
897         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
898                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
899
900         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
901         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
902
903 continue_merging:
904         while (order < max_order - 1) {
905                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
906                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
907                                                                 migratetype);
908                         return;
909                 }
910                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
911                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
912
913                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
914                         goto done_merging;
915                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
916                         goto done_merging;
917                 /*
918                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
919                  * merge with it and move up one order.
920                  */
921                 if (page_is_guard(buddy)) {
922                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
923                 } else {
924                         list_del(&buddy->lru);
925                         zone->free_area[order].nr_free--;
926                         rmv_page_order(buddy);
927                 }
928                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
929                 page = page + (combined_pfn - pfn);
930                 pfn = combined_pfn;
931                 order++;
932         }
933         if (max_order < MAX_ORDER) {
934                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
935                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
936                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
937                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
938                  *
939                  * We don't want to hit this code for the more frequent
940                  * low-order merging.
941                  */
942                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
943                         int buddy_mt;
944
945                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
946                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
947                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
948
949                         if (migratetype != buddy_mt
950                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
951                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
952                                 goto done_merging;
953                 }
954                 max_order++;
955                 goto continue_merging;
956         }
957
958 done_merging:
959         set_page_order(page, order);
960
961         /*
962          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
963          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
964          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
965          * that is happening, add the free page to the tail of the list
966          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
967          * as a higher order page
968          */
969         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
970                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
971                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
972                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
973                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
974                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
975                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
976                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
977                         list_add_tail(&page->lru,
978                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
979                         goto out;
980                 }
981         }
982
983         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
984 out:
985         zone->free_area[order].nr_free++;
986 }
987
988 /*
989  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
990  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
991  * check if necessary.
992  */
993 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
994                                         unsigned long check_flags)
995 {
996         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
997                 return false;
998
999         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1000                         page_ref_count(page) |
1001 #ifdef CONFIG_MEMCG
1002                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
1003 #endif
1004                         (page->flags & check_flags)))
1005                 return false;
1006
1007         return true;
1008 }
1009
1010 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
1011 {
1012         const char *bad_reason;
1013         unsigned long bad_flags;
1014
1015         bad_reason = NULL;
1016         bad_flags = 0;
1017
1018         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1019                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1020         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1021                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1022         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1023                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1024         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
1025                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1026                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
1027         }
1028 #ifdef CONFIG_MEMCG
1029         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1030                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1031 #endif
1032         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1033 }
1034
1035 static inline int free_pages_check(struct page *page)
1036 {
1037         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1038                 return 0;
1039
1040         /* Something has gone sideways, find it */
1041         free_pages_check_bad(page);
1042         return 1;
1043 }
1044
1045 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1046 {
1047         int ret = 1;
1048
1049         /*
1050          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1051          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1052          */
1053         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1054
1055         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1056                 ret = 0;
1057                 goto out;
1058         }
1059         switch (page - head_page) {
1060         case 1:
1061                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1062                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1063                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
1064                         goto out;
1065                 }
1066                 break;
1067         case 2:
1068                 /*
1069                  * the second tail page: ->mapping is
1070                  * deferred_list.next -- ignore value.
1071                  */
1072                 break;
1073         default:
1074                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1075                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1076                         goto out;
1077                 }
1078                 break;
1079         }
1080         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1081                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1082                 goto out;
1083         }
1084         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1085                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1086                 goto out;
1087         }
1088         ret = 0;
1089 out:
1090         page->mapping = NULL;
1091         clear_compound_head(page);
1092         return ret;
1093 }
1094
1095 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1096                                         unsigned int order, bool check_free)
1097 {
1098         int bad = 0;
1099
1100         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1101
1102         trace_mm_page_free(page, order);
1103
1104         /*
1105          * Check tail pages before head page information is cleared to
1106          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1107          */
1108         if (unlikely(order)) {
1109                 bool compound = PageCompound(page);
1110                 int i;
1111
1112                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1113
1114                 if (compound)
1115                         ClearPageDoubleMap(page);
1116                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1117                         if (compound)
1118                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1119                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1120                                 bad++;
1121                                 continue;
1122                         }
1123                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1124                 }
1125         }
1126         if (PageMappingFlags(page))
1127                 page->mapping = NULL;
1128         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1129                 __memcg_kmem_uncharge(page, order);
1130         if (check_free)
1131                 bad += free_pages_check(page);
1132         if (bad)
1133                 return false;
1134
1135         page_cpupid_reset_last(page);
1136         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1137         reset_page_owner(page, order);
1138
1139         if (!PageHighMem(page)) {
1140                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1141                                            PAGE_SIZE << order);
1142                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1143                                            PAGE_SIZE << order);
1144         }
1145         arch_free_page(page, order);
1146         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1147         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1148         kasan_free_nondeferred_pages(page, order);
1149
1150         return true;
1151 }
1152
1153 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1154 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1155 {
1156         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1157 }
1158
1159 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1160 {
1161         return false;
1162 }
1163 #else
1164 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1165 {
1166         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1167 }
1168
1169 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1170 {
1171         return free_pages_check(page);
1172 }
1173 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1174
1175 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1176 {
1177         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1178         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1179         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1180
1181         prefetch(buddy);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Frees a number of pages from the PCP lists
1186  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1187  * count is the number of pages to free.
1188  *
1189  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1190  * see if this freeing clears that state.
1191  *
1192  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1193  * pinned" detection logic.
1194  */
1195 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1196                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1197 {
1198         int migratetype = 0;
1199         int batch_free = 0;
1200         int prefetch_nr = 0;
1201         bool isolated_pageblocks;
1202         struct page *page, *tmp;
1203         LIST_HEAD(head);
1204
1205         while (count) {
1206                 struct list_head *list;
1207
1208                 /*
1209                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1210                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1211                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1212                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1213                  * lists
1214                  */
1215                 do {
1216                         batch_free++;
1217                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1218                                 migratetype = 0;
1219                         list = &pcp->lists[migratetype];
1220                 } while (list_empty(list));
1221
1222                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1223                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1224                         batch_free = count;
1225
1226                 do {
1227                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1228                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1229                         list_del(&page->lru);
1230                         pcp->count--;
1231
1232                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1233                                 continue;
1234
1235                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1236
1237                         /*
1238                          * We are going to put the page back to the global
1239                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1240                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1241                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1242                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1243                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1244                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1245                          */
1246                         if (prefetch_nr++ < pcp->batch)
1247                                 prefetch_buddy(page);
1248                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1249         }
1250
1251         spin_lock(&zone->lock);
1252         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1253
1254         /*
1255          * Use safe version since after __free_one_page(),
1256          * page->lru.next will not point to original list.
1257          */
1258         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1259                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1260                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1261                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1262                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1263                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1264                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1265
1266                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1267                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1268         }
1269         spin_unlock(&zone->lock);
1270 }
1271
1272 static void free_one_page(struct zone *zone,
1273                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1274                                 unsigned int order,
1275                                 int migratetype)
1276 {
1277         spin_lock(&zone->lock);
1278         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1279                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1280                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1281         }
1282         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1283         spin_unlock(&zone->lock);
1284 }
1285
1286 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1287                                 unsigned long zone, int nid)
1288 {
1289         mm_zero_struct_page(page);
1290         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1291         init_page_count(page);
1292         page_mapcount_reset(page);
1293         page_cpupid_reset_last(page);
1294         page_kasan_tag_reset(page);
1295
1296         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1297 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1298         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1299         if (!is_highmem_idx(zone))
1300                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1301 #endif
1302 }
1303
1304 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1305 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1306 {
1307         pg_data_t *pgdat;
1308         int nid, zid;
1309
1310         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1311                 return;
1312
1313         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1314         pgdat = NODE_DATA(nid);
1315
1316         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1317                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1318
1319                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1320                         break;
1321         }
1322         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1323 }
1324 #else
1325 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1326 {
1327 }
1328 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1329
1330 /*
1331  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1332  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1333  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1334  * sent to the buddy page allocator.
1335  */
1336 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1337 {
1338         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1339         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1340
1341         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1342                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1343                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1344
1345                         init_reserved_page(start_pfn);
1346
1347                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1348                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1349
1350                         /*
1351                          * no need for atomic set_bit because the struct
1352                          * page is not visible yet so nobody should
1353                          * access it yet.
1354                          */
1355                         __SetPageReserved(page);
1356                 }
1357         }
1358 }
1359
1360 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1361 {
1362         unsigned long flags;
1363         int migratetype;
1364         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1365
1366         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1367                 return;
1368
1369         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1370         local_irq_save(flags);
1371         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1372         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1373         local_irq_restore(flags);
1374 }
1375
1376 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1377 {
1378         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1379         struct page *p = page;
1380         unsigned int loop;
1381
1382         prefetchw(p);
1383         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1384                 prefetchw(p + 1);
1385                 __ClearPageReserved(p);
1386                 set_page_count(p, 0);
1387         }
1388         __ClearPageReserved(p);
1389         set_page_count(p, 0);
1390
1391         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1392         set_page_refcounted(page);
1393         __free_pages(page, order);
1394 }
1395
1396 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1397         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1398
1399 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1400
1401 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1402 {
1403         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1404         int nid;
1405
1406         spin_lock(&early_pfn_lock);
1407         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1408         if (nid < 0)
1409                 nid = first_online_node;
1410         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1411
1412         return nid;
1413 }
1414 #endif
1415
1416 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1417 static inline bool __meminit __maybe_unused
1418 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1419                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1420 {
1421         int nid;
1422
1423         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1424         if (nid >= 0 && nid != node)
1425                 return false;
1426         return true;
1427 }
1428
1429 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1430 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1431 {
1432         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1433 }
1434
1435 #else
1436
1437 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1438 {
1439         return true;
1440 }
1441 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1442 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1443                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1444 {
1445         return true;
1446 }
1447 #endif
1448
1449
1450 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1451                                                         unsigned int order)
1452 {
1453         if (early_page_uninitialised(pfn))
1454                 return;
1455         __free_pages_core(page, order);
1456 }
1457
1458 /*
1459  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1460  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1461  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1462  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1463  * pageblocks.
1464  *
1465  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1466  *
1467  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1468  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1469  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1470  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1471  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1472  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1473  * page in a pageblock.
1474  */
1475 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1476                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1477 {
1478         struct page *start_page;
1479         struct page *end_page;
1480
1481         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1482         end_pfn--;
1483
1484         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1485                 return NULL;
1486
1487         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1488         if (!start_page)
1489                 return NULL;
1490
1491         if (page_zone(start_page) != zone)
1492                 return NULL;
1493
1494         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1495
1496         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1497         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1498                 return NULL;
1499
1500         return start_page;
1501 }
1502
1503 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1504 {
1505         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1506         unsigned long block_end_pfn;
1507
1508         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1509         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1510                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1511                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1512
1513                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1514
1515                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1516                                              block_end_pfn, zone))
1517                         return;
1518         }
1519
1520         /* We confirm that there is no hole */
1521         zone->contiguous = true;
1522 }
1523
1524 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1525 {
1526         zone->contiguous = false;
1527 }
1528
1529 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1530 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1531                                        unsigned long nr_pages)
1532 {
1533         struct page *page;
1534         unsigned long i;
1535
1536         if (!nr_pages)
1537                 return;
1538
1539         page = pfn_to_page(pfn);
1540
1541         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1542         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1543             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1544                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1545                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1546                 return;
1547         }
1548
1549         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1550                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1551                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1552                 __free_pages_core(page, 0);
1553         }
1554 }
1555
1556 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1557 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1558 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1559
1560 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1561 {
1562         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1563                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1564 }
1565
1566 /*
1567  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1568  *
1569  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1570  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1571  * function is optimized out.
1572  *
1573  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1574  * of the head pfn.
1575  *
1576  * Finally, meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1577  * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not belong
1578  * to this memory node.
1579  */
1580 static inline bool __init
1581 deferred_pfn_valid(int nid, unsigned long pfn,
1582                    struct mminit_pfnnid_cache *nid_init_state)
1583 {
1584         if (!pfn_valid_within(pfn))
1585                 return false;
1586         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1587                 return false;
1588         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, nid_init_state))
1589                 return false;
1590         return true;
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1595  * pageblock_nr_pages sizes.
1596  */
1597 static void __init deferred_free_pages(int nid, int zid, unsigned long pfn,
1598                                        unsigned long end_pfn)
1599 {
1600         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1601         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1602         unsigned long nr_free = 0;
1603
1604         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1605                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1606                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1607                         nr_free = 0;
1608                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1609                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1610                         nr_free = 1;
1611                         touch_nmi_watchdog();
1612                 } else {
1613                         nr_free++;
1614                 }
1615         }
1616         /* Free the last block of pages to allocator */
1617         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1618 }
1619
1620 /*
1621  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1622  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1623  * Return number of pages initialized.
1624  */
1625 static unsigned long  __init deferred_init_pages(int nid, int zid,
1626                                                  unsigned long pfn,
1627                                                  unsigned long end_pfn)
1628 {
1629         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1630         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1631         unsigned long nr_pages = 0;
1632         struct page *page = NULL;
1633
1634         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1635                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1636                         page = NULL;
1637                         continue;
1638                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1639                         page = pfn_to_page(pfn);
1640                         touch_nmi_watchdog();
1641                 } else {
1642                         page++;
1643                 }
1644                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1645                 nr_pages++;
1646         }
1647         return (nr_pages);
1648 }
1649
1650 /* Initialise remaining memory on a node */
1651 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1652 {
1653         pg_data_t *pgdat = data;
1654         int nid = pgdat->node_id;
1655         unsigned long start = jiffies;
1656         unsigned long nr_pages = 0;
1657         unsigned long spfn, epfn, first_init_pfn, flags;
1658         phys_addr_t spa, epa;
1659         int zid;
1660         struct zone *zone;
1661         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1662         u64 i;
1663
1664         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1665         if (!cpumask_empty(cpumask))
1666                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1667
1668         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1669         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1670         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1671                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1672                 pgdat_init_report_one_done();
1673                 return 0;
1674         }
1675
1676         /* Sanity check boundaries */
1677         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1678         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1679         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1680
1681         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1682         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1683                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1684                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1685                         break;
1686         }
1687         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1688
1689         /*
1690          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1691          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1692          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1693          * page in __free_one_page()).
1694          */
1695         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1696                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1697                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1698                 nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1699         }
1700         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1701                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1702                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1703                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1704         }
1705         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1706
1707         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1708         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1709
1710         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1711                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1712
1713         pgdat_init_report_one_done();
1714         return 0;
1715 }
1716
1717 /*
1718  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
1719  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
1720  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
1721  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
1722  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
1723  *
1724  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
1725  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
1726  * enough pages to satisfy the allocation.
1727  *
1728  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
1729  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
1730  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
1731  */
1732 static noinline bool __init
1733 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1734 {
1735         int zid = zone_idx(zone);
1736         int nid = zone_to_nid(zone);
1737         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1738         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
1739         unsigned long nr_pages = 0;
1740         unsigned long first_init_pfn, spfn, epfn, t, flags;
1741         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1742         phys_addr_t spa, epa;
1743         u64 i;
1744
1745         /* Only the last zone may have deferred pages */
1746         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
1747                 return false;
1748
1749         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1750
1751         /*
1752          * If deferred pages have been initialized while we were waiting for
1753          * the lock, return true, as the zone was grown.  The caller will retry
1754          * this zone.  We won't return to this function since the caller also
1755          * has this static branch.
1756          */
1757         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
1758                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1759                 return true;
1760         }
1761
1762         /*
1763          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
1764          * true, as there might be enough pages already.
1765          */
1766         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
1767                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1768                 return true;
1769         }
1770
1771         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_deferred_pfn);
1772
1773         if (first_init_pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat)) {
1774                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1775                 return false;
1776         }
1777
1778         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1779                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1780                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1781
1782                 while (spfn < epfn && nr_pages < nr_pages_needed) {
1783                         t = ALIGN(spfn + PAGES_PER_SECTION, PAGES_PER_SECTION);
1784                         first_deferred_pfn = min(t, epfn);
1785                         nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn,
1786                                                         first_deferred_pfn);
1787                         spfn = first_deferred_pfn;
1788                 }
1789
1790                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
1791                         break;
1792         }
1793
1794         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1795                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1796                 epfn = min_t(unsigned long, first_deferred_pfn, PFN_DOWN(epa));
1797                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1798
1799                 if (first_deferred_pfn == epfn)
1800                         break;
1801         }
1802         pgdat->first_deferred_pfn = first_deferred_pfn;
1803         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1804
1805         return nr_pages > 0;
1806 }
1807
1808 /*
1809  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
1810  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
1811  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
1812  * and to ensure that the function body gets unloaded.
1813  */
1814 static bool __ref
1815 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1816 {
1817         return deferred_grow_zone(zone, order);
1818 }
1819
1820 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1821
1822 void __init page_alloc_init_late(void)
1823 {
1824         struct zone *zone;
1825
1826 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1827         int nid;
1828
1829         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1830         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1831         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1832                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1833         }
1834
1835         /* Block until all are initialised */
1836         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1837
1838         /*
1839          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
1840          * on-demand struct page initialization.
1841          */
1842         static_branch_disable(&deferred_pages);
1843
1844         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1845         files_maxfiles_init();
1846 #endif
1847 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1848         /* Discard memblock private memory */
1849         memblock_discard();
1850 #endif
1851
1852         for_each_populated_zone(zone)
1853                 set_zone_contiguous(zone);
1854 }
1855
1856 #ifdef CONFIG_CMA
1857 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1858 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1859 {
1860         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1861         struct page *p = page;
1862
1863         do {
1864                 __ClearPageReserved(p);
1865                 set_page_count(p, 0);
1866         } while (++p, --i);
1867
1868         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1869
1870         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1871                 i = pageblock_nr_pages;
1872                 p = page;
1873                 do {
1874                         set_page_refcounted(p);
1875                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1876                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1877                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1878         } else {
1879                 set_page_refcounted(page);
1880                 __free_pages(page, pageblock_order);
1881         }
1882
1883         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1884 }
1885 #endif
1886
1887 /*
1888  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1889  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1890  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1891  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1892  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1893  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1894  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1895  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1896  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1897  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1898  *
1899  * -- nyc
1900  */
1901 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1902         int low, int high, struct free_area *area,
1903         int migratetype)
1904 {
1905         unsigned long size = 1 << high;
1906
1907         while (high > low) {
1908                 area--;
1909                 high--;
1910                 size >>= 1;
1911                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1912
1913                 /*
1914                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1915                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1916                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1917                  * pages will stay not present in virtual address space
1918                  */
1919                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1920                         continue;
1921
1922                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1923                 area->nr_free++;
1924                 set_page_order(&page[size], high);
1925         }
1926 }
1927
1928 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1929 {
1930         const char *bad_reason = NULL;
1931         unsigned long bad_flags = 0;
1932
1933         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1934                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1935         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1936                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1937         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1938                 bad_reason = "nonzero _count";
1939         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1940                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1941                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1942                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1943                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1944                 return;
1945         }
1946         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1947                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1948                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1949         }
1950 #ifdef CONFIG_MEMCG
1951         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1952                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1953 #endif
1954         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1955 }
1956
1957 /*
1958  * This page is about to be returned from the page allocator
1959  */
1960 static inline int check_new_page(struct page *page)
1961 {
1962         if (likely(page_expected_state(page,
1963                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1964                 return 0;
1965
1966         check_new_page_bad(page);
1967         return 1;
1968 }
1969
1970 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1971 {
1972         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1973                 page_poisoning_enabled();
1974 }
1975
1976 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1977 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1978 {
1979         return false;
1980 }
1981
1982 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1983 {
1984         return check_new_page(page);
1985 }
1986 #else
1987 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1988 {
1989         return check_new_page(page);
1990 }
1991 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1992 {
1993         return false;
1994 }
1995 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1996
1997 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1998 {
1999         int i;
2000         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2001                 struct page *p = page + i;
2002
2003                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2004                         return true;
2005         }
2006
2007         return false;
2008 }
2009
2010 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2011                                 gfp_t gfp_flags)
2012 {
2013         set_page_private(page, 0);
2014         set_page_refcounted(page);
2015
2016         arch_alloc_page(page, order);
2017         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
2018         kasan_alloc_pages(page, order);
2019         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
2020         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2021 }
2022
2023 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2024                                                         unsigned int alloc_flags)
2025 {
2026         int i;
2027
2028         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2029
2030         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
2031                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
2032                         clear_highpage(page + i);
2033
2034         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2035                 prep_compound_page(page, order);
2036
2037         /*
2038          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2039          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2040          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2041          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2042          */
2043         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2044                 set_page_pfmemalloc(page);
2045         else
2046                 clear_page_pfmemalloc(page);
2047 }
2048
2049 /*
2050  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2051  * the smallest available page from the freelists
2052  */
2053 static __always_inline
2054 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2055                                                 int migratetype)
2056 {
2057         unsigned int current_order;
2058         struct free_area *area;
2059         struct page *page;
2060
2061         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2062         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2063                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2064                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
2065                                                         struct page, lru);
2066                 if (!page)
2067                         continue;
2068                 list_del(&page->lru);
2069                 rmv_page_order(page);
2070                 area->nr_free--;
2071                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
2072                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2073                 return page;
2074         }
2075
2076         return NULL;
2077 }
2078
2079
2080 /*
2081  * This array describes the order lists are fallen back to when
2082  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2083  */
2084 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
2085         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2086         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2087         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2088 #ifdef CONFIG_CMA
2089         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2090 #endif
2091 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2092         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2093 #endif
2094 };
2095
2096 #ifdef CONFIG_CMA
2097 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2098                                         unsigned int order)
2099 {
2100         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2101 }
2102 #else
2103 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2104                                         unsigned int order) { return NULL; }
2105 #endif
2106
2107 /*
2108  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
2109  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2110  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2111  */
2112 static int move_freepages(struct zone *zone,
2113                           struct page *start_page, struct page *end_page,
2114                           int migratetype, int *num_movable)
2115 {
2116         struct page *page;
2117         unsigned int order;
2118         int pages_moved = 0;
2119
2120 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
2121         /*
2122          * page_zone is not safe to call in this context when
2123          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
2124          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
2125          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
2126          * grouping pages by mobility
2127          */
2128         VM_BUG_ON(pfn_valid(page_to_pfn(start_page)) &&
2129                   pfn_valid(page_to_pfn(end_page)) &&
2130                   page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
2131 #endif
2132         for (page = start_page; page <= end_page;) {
2133                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
2134                         page++;
2135                         continue;
2136                 }
2137
2138                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2139                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2140
2141                 if (!PageBuddy(page)) {
2142                         /*
2143                          * We assume that pages that could be isolated for
2144                          * migration are movable. But we don't actually try
2145                          * isolating, as that would be expensive.
2146                          */
2147                         if (num_movable &&
2148                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2149                                 (*num_movable)++;
2150
2151                         page++;
2152                         continue;
2153                 }
2154
2155                 order = page_order(page);
2156                 list_move(&page->lru,
2157                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
2158                 page += 1 << order;
2159                 pages_moved += 1 << order;
2160         }
2161
2162         return pages_moved;
2163 }
2164
2165 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2166                                 int migratetype, int *num_movable)
2167 {
2168         unsigned long start_pfn, end_pfn;
2169         struct page *start_page, *end_page;
2170
2171         if (num_movable)
2172                 *num_movable = 0;
2173
2174         start_pfn = page_to_pfn(page);
2175         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
2176         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
2177         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
2178         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2179
2180         /* Do not cross zone boundaries */
2181         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2182                 start_page = page;
2183         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2184                 return 0;
2185
2186         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
2187                                                                 num_movable);
2188 }
2189
2190 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2191                                         int start_order, int migratetype)
2192 {
2193         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2194
2195         while (nr_pageblocks--) {
2196                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2197                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2198         }
2199 }
2200
2201 /*
2202  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2203  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2204  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2205  *
2206  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2207  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2208  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2209  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2210  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2211  * pageblocks.
2212  */
2213 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2214 {
2215         /*
2216          * Leaving this order check is intended, although there is
2217          * relaxed order check in next check. The reason is that
2218          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2219          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2220          * so could be changed anytime.
2221          */
2222         if (order >= pageblock_order)
2223                 return true;
2224
2225         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2226                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2227                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2228                 page_group_by_mobility_disabled)
2229                 return true;
2230
2231         return false;
2232 }
2233
2234 static inline void boost_watermark(struct zone *zone)
2235 {
2236         unsigned long max_boost;
2237
2238         if (!watermark_boost_factor)
2239                 return;
2240
2241         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2242                         watermark_boost_factor, 10000);
2243
2244         /*
2245          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2246          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2247          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2248          * allocations that early means that reclaim is not going
2249          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2250          * boosted watermark resulting in a hang.
2251          */
2252         if (!max_boost)
2253                 return;
2254
2255         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2256
2257         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2258                 max_boost);
2259 }
2260
2261 /*
2262  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2263  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2264  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2265  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2266  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2267  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2268  */
2269 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2270                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2271 {
2272         unsigned int current_order = page_order(page);
2273         struct free_area *area;
2274         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2275         int old_block_type;
2276
2277         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2278
2279         /*
2280          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2281          * highatomic accounting.
2282          */
2283         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2284                 goto single_page;
2285
2286         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2287         if (current_order >= pageblock_order) {
2288                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2289                 goto single_page;
2290         }
2291
2292         /*
2293          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2294          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2295          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2296          */
2297         boost_watermark(zone);
2298         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
2299                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2300
2301         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2302         if (!whole_block)
2303                 goto single_page;
2304
2305         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2306                                                 &movable_pages);
2307         /*
2308          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2309          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2310          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2311          */
2312         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2313                 alike_pages = movable_pages;
2314         } else {
2315                 /*
2316                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2317                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2318                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2319                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2320                  * exact migratetype of non-movable pages.
2321                  */
2322                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2323                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2324                                                 - (free_pages + movable_pages);
2325                 else
2326                         alike_pages = 0;
2327         }
2328
2329         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2330         if (!free_pages)
2331                 goto single_page;
2332
2333         /*
2334          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2335          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2336          */
2337         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2338                         page_group_by_mobility_disabled)
2339                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2340
2341         return;
2342
2343 single_page:
2344         area = &zone->free_area[current_order];
2345         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2346 }
2347
2348 /*
2349  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2350  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2351  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2352  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2353  */
2354 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2355                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2356 {
2357         int i;
2358         int fallback_mt;
2359
2360         if (area->nr_free == 0)
2361                 return -1;
2362
2363         *can_steal = false;
2364         for (i = 0;; i++) {
2365                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2366                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2367                         break;
2368
2369                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2370                         continue;
2371
2372                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2373                         *can_steal = true;
2374
2375                 if (!only_stealable)
2376                         return fallback_mt;
2377
2378                 if (*can_steal)
2379                         return fallback_mt;
2380         }
2381
2382         return -1;
2383 }
2384
2385 /*
2386  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2387  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2388  */
2389 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2390                                 unsigned int alloc_order)
2391 {
2392         int mt;
2393         unsigned long max_managed, flags;
2394
2395         /*
2396          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2397          * Check is race-prone but harmless.
2398          */
2399         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2400         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2401                 return;
2402
2403         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2404
2405         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2406         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2407                 goto out_unlock;
2408
2409         /* Yoink! */
2410         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2411         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2412             && !is_migrate_cma(mt)) {
2413                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2414                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2415                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2416         }
2417
2418 out_unlock:
2419         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2420 }
2421
2422 /*
2423  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2424  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2425  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2426  * to recover from than an OOM.
2427  *
2428  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2429  * pageblock is exhausted.
2430  */
2431 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2432                                                 bool force)
2433 {
2434         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2435         unsigned long flags;
2436         struct zoneref *z;
2437         struct zone *zone;
2438         struct page *page;
2439         int order;
2440         bool ret;
2441
2442         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2443                                                                 ac->nodemask) {
2444                 /*
2445                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2446                  * is really high.
2447                  */
2448                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2449                                         pageblock_nr_pages)
2450                         continue;
2451
2452                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2453                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2454                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2455
2456                         page = list_first_entry_or_null(
2457                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2458                                         struct page, lru);
2459                         if (!page)
2460                                 continue;
2461
2462                         /*
2463                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2464                          * we can counter several free pages in a pageblock
2465                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2466                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2467                          * adjust the count once.
2468                          */
2469                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2470                                 /*
2471                                  * It should never happen but changes to
2472                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2473                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2474                                  * while unreserving so be safe and watch for
2475                                  * underflows.
2476                                  */
2477                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2478                                                 pageblock_nr_pages,
2479                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2480                         }
2481
2482                         /*
2483                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2484                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2485                          * is doing the work and needs the pages. More
2486                          * importantly, if the block was always converted to
2487                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2488                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2489                          * may increase.
2490                          */
2491                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2492                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2493                                                                         NULL);
2494                         if (ret) {
2495                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2496                                 return ret;
2497                         }
2498                 }
2499                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2500         }
2501
2502         return false;
2503 }
2504
2505 /*
2506  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2507  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2508  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2509  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2510  *
2511  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2512  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2513  * condition simpler.
2514  */
2515 static __always_inline bool
2516 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2517                                                 unsigned int alloc_flags)
2518 {
2519         struct free_area *area;
2520         int current_order;
2521         int min_order = order;
2522         struct page *page;
2523         int fallback_mt;
2524         bool can_steal;
2525
2526         /*
2527          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2528          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2529          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2530          */
2531         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2532                 min_order = pageblock_order;
2533
2534         /*
2535          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2536          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2537          * would be too costly to do exactly.
2538          */
2539         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2540                                 --current_order) {
2541                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2542                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2543                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2544                 if (fallback_mt == -1)
2545                         continue;
2546
2547                 /*
2548                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2549                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2550                  * steal and split the smallest available page instead of the
2551                  * largest available page, because even if the next movable
2552                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2553                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2554                  */
2555                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2556                                         && current_order > order)
2557                         goto find_smallest;
2558
2559                 goto do_steal;
2560         }
2561
2562         return false;
2563
2564 find_smallest:
2565         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2566                                                         current_order++) {
2567                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2568                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2569                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2570                 if (fallback_mt != -1)
2571                         break;
2572         }
2573
2574         /*
2575          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2576          * when looking for the largest page.
2577          */
2578         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2579
2580 do_steal:
2581         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2582                                                         struct page, lru);
2583
2584         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2585                                                                 can_steal);
2586
2587         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2588                 start_migratetype, fallback_mt);
2589
2590         return true;
2591
2592 }
2593
2594 /*
2595  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2596  * Call me with the zone->lock already held.
2597  */
2598 static __always_inline struct page *
2599 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2600                                                 unsigned int alloc_flags)
2601 {
2602         struct page *page;
2603
2604 retry:
2605         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2606         if (unlikely(!page)) {
2607                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2608                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2609
2610                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2611                                                                 alloc_flags))
2612                         goto retry;
2613         }
2614
2615         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2616         return page;
2617 }
2618
2619 /*
2620  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2621  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2622  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2623  */
2624 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2625                         unsigned long count, struct list_head *list,
2626                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2627 {
2628         int i, alloced = 0;
2629
2630         spin_lock(&zone->lock);
2631         for (i = 0; i < count; ++i) {
2632                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2633                                                                 alloc_flags);
2634                 if (unlikely(page == NULL))
2635                         break;
2636
2637                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2638                         continue;
2639
2640                 /*
2641                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2642                  * physical page order. The page is added to the tail of
2643                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2644                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2645                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2646                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2647                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2648                  * pages are ordered properly.
2649                  */
2650                 list_add_tail(&page->lru, list);
2651                 alloced++;
2652                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2653                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2654                                               -(1 << order));
2655         }
2656
2657         /*
2658          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2659          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2660          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2661          * pages added to the pcp list.
2662          */
2663         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2664         spin_unlock(&zone->lock);
2665         return alloced;
2666 }
2667
2668 #ifdef CONFIG_NUMA
2669 /*
2670  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2671  * currently executing processor on remote nodes after they have
2672  * expired.
2673  *
2674  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2675  * a single processor.
2676  */
2677 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2678 {
2679         unsigned long flags;
2680         int to_drain, batch;
2681
2682         local_irq_save(flags);
2683         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2684         to_drain = min(pcp->count, batch);
2685         if (to_drain > 0)
2686                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2687         local_irq_restore(flags);
2688 }
2689 #endif
2690
2691 /*
2692  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2693  *
2694  * The processor must either be the current processor and the
2695  * thread pinned to the current processor or a processor that
2696  * is not online.
2697  */
2698 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2699 {
2700         unsigned long flags;
2701         struct per_cpu_pageset *pset;
2702         struct per_cpu_pages *pcp;
2703
2704         local_irq_save(flags);
2705         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2706
2707         pcp = &pset->pcp;
2708         if (pcp->count)
2709                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2710         local_irq_restore(flags);
2711 }
2712
2713 /*
2714  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2715  *
2716  * The processor must either be the current processor and the
2717  * thread pinned to the current processor or a processor that
2718  * is not online.
2719  */
2720 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2721 {
2722         struct zone *zone;
2723
2724         for_each_populated_zone(zone) {
2725                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2726         }
2727 }
2728
2729 /*
2730  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2731  *
2732  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2733  * the single zone's pages.
2734  */
2735 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2736 {
2737         int cpu = smp_processor_id();
2738
2739         if (zone)
2740                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2741         else
2742                 drain_pages(cpu);
2743 }
2744
2745 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2746 {
2747         struct pcpu_drain *drain;
2748
2749         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
2750
2751         /*
2752          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2753          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2754          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2755          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2756          * a different one.
2757          */
2758         preempt_disable();
2759         drain_local_pages(drain->zone);
2760         preempt_enable();
2761 }
2762
2763 /*
2764  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2765  *
2766  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2767  *
2768  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2769  */
2770 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2771 {
2772         int cpu;
2773
2774         /*
2775          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2776          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2777          */
2778         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2779
2780         /*
2781          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2782          * initialized.
2783          */
2784         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2785                 return;
2786
2787         /*
2788          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2789          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2790          * the drain to be complete when the call returns.
2791          */
2792         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2793                 if (!zone)
2794                         return;
2795                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2796         }
2797
2798         /*
2799          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2800          * as offline notification will cause the notified
2801          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2802          * disables preemption as part of its processing
2803          */
2804         for_each_online_cpu(cpu) {
2805                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2806                 struct zone *z;
2807                 bool has_pcps = false;
2808
2809                 if (zone) {
2810                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2811                         if (pcp->pcp.count)
2812                                 has_pcps = true;
2813                 } else {
2814                         for_each_populated_zone(z) {
2815                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2816                                 if (pcp->pcp.count) {
2817                                         has_pcps = true;
2818                                         break;
2819                                 }
2820                         }
2821                 }
2822
2823                 if (has_pcps)
2824                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2825                 else
2826                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2827         }
2828
2829         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2830                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2831
2832                 drain->zone = zone;
2833                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
2834                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
2835         }
2836         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2837                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
2838
2839         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2840 }
2841
2842 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2843
2844 /*
2845  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2846  */
2847 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2848
2849 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2850 {
2851         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2852         unsigned long flags;
2853         unsigned int order, t;
2854         struct page *page;
2855
2856         if (zone_is_empty(zone))
2857                 return;
2858
2859         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2860
2861         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2862         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2863                 if (pfn_valid(pfn)) {
2864                         page = pfn_to_page(pfn);
2865
2866                         if (!--page_count) {
2867                                 touch_nmi_watchdog();
2868                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2869                         }
2870
2871                         if (page_zone(page) != zone)
2872                                 continue;
2873
2874                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2875                                 swsusp_unset_page_free(page);
2876                 }
2877
2878         for_each_migratetype_order(order, t) {
2879                 list_for_each_entry(page,
2880                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2881                         unsigned long i;
2882
2883                         pfn = page_to_pfn(page);
2884                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2885                                 if (!--page_count) {
2886                                         touch_nmi_watchdog();
2887                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2888                                 }
2889                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2890                         }
2891                 }
2892         }
2893         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2894 }
2895 #endif /* CONFIG_PM */
2896
2897 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2898 {
2899         int migratetype;
2900
2901         if (!free_pcp_prepare(page))
2902                 return false;
2903
2904         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2905         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2906         return true;
2907 }
2908
2909 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2910 {
2911         struct zone *zone = page_zone(page);
2912         struct per_cpu_pages *pcp;
2913         int migratetype;
2914
2915         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2916         __count_vm_event(PGFREE);
2917
2918         /*
2919          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2920          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2921          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2922          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2923          * excessively into the page allocator
2924          */
2925         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2926                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2927                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2928                         return;
2929                 }
2930                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2931         }
2932
2933         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2934         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2935         pcp->count++;
2936         if (pcp->count >= pcp->high) {
2937                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2938                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2939         }
2940 }
2941
2942 /*
2943  * Free a 0-order page
2944  */
2945 void free_unref_page(struct page *page)
2946 {
2947         unsigned long flags;
2948         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2949
2950         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2951                 return;
2952
2953         local_irq_save(flags);
2954         free_unref_page_commit(page, pfn);
2955         local_irq_restore(flags);
2956 }
2957
2958 /*
2959  * Free a list of 0-order pages
2960  */
2961 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2962 {
2963         struct page *page, *next;
2964         unsigned long flags, pfn;
2965         int batch_count = 0;
2966
2967         /* Prepare pages for freeing */
2968         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2969                 pfn = page_to_pfn(page);
2970                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2971                         list_del(&page->lru);
2972                 set_page_private(page, pfn);
2973         }
2974
2975         local_irq_save(flags);
2976         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2977                 unsigned long pfn = page_private(page);
2978
2979                 set_page_private(page, 0);
2980                 trace_mm_page_free_batched(page);
2981                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2982
2983                 /*
2984                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2985                  * a large list of pages to free.
2986                  */
2987                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2988                         local_irq_restore(flags);
2989                         batch_count = 0;
2990                         local_irq_save(flags);
2991                 }
2992         }
2993         local_irq_restore(flags);
2994 }
2995
2996 /*
2997  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2998  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2999  * Each sub-page must be freed individually.
3000  *
3001  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3002  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3003  */
3004 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3005 {
3006         int i;
3007
3008         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3009         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3010
3011         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3012                 set_page_refcounted(page + i);
3013         split_page_owner(page, order);
3014 }
3015 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3016
3017 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3018 {
3019         unsigned long watermark;
3020         struct zone *zone;
3021         int mt;
3022
3023         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3024
3025         zone = page_zone(page);
3026         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3027
3028         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3029                 /*
3030                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3031                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3032                  * watermark, because we already know our high-order page
3033                  * exists.
3034                  */
3035                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3036                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3037                         return 0;
3038
3039                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3040         }
3041
3042         /* Remove page from free list */
3043         list_del(&page->lru);
3044         zone->free_area[order].nr_free--;
3045         rmv_page_order(page);
3046
3047         /*
3048          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3049          * pageblock
3050          */
3051         if (order >= pageblock_order - 1) {
3052                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3053                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3054                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3055                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3056                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3057                                 set_pageblock_migratetype(page,
3058                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3059                 }
3060         }
3061
3062
3063         return 1UL << order;
3064 }
3065
3066 /*
3067  * Update NUMA hit/miss statistics
3068  *
3069  * Must be called with interrupts disabled.
3070  */
3071 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
3072 {
3073 #ifdef CONFIG_NUMA
3074         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3075
3076         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3077         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3078                 return;
3079
3080         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3081                 local_stat = NUMA_OTHER;
3082
3083         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3084                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
3085         else {
3086                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
3087                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
3088         }
3089         __inc_numa_state(z, local_stat);
3090 #endif
3091 }
3092
3093 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3094 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3095                         unsigned int alloc_flags,
3096                         struct per_cpu_pages *pcp,
3097                         struct list_head *list)
3098 {
3099         struct page *page;
3100
3101         do {
3102                 if (list_empty(list)) {
3103                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3104                                         pcp->batch, list,
3105                                         migratetype, alloc_flags);
3106                         if (unlikely(list_empty(list)))
3107                                 return NULL;
3108                 }
3109
3110                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3111                 list_del(&page->lru);
3112                 pcp->count--;
3113         } while (check_new_pcp(page));
3114
3115         return page;
3116 }
3117
3118 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3119 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3120                         struct zone *zone, unsigned int order,
3121                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3122                         unsigned int alloc_flags)
3123 {
3124         struct per_cpu_pages *pcp;
3125         struct list_head *list;
3126         struct page *page;
3127         unsigned long flags;
3128
3129         local_irq_save(flags);
3130         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3131         list = &pcp->lists[migratetype];
3132         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3133         if (page) {
3134                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3135                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
3136         }
3137         local_irq_restore(flags);
3138         return page;
3139 }
3140
3141 /*
3142  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3143  */
3144 static inline
3145 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3146                         struct zone *zone, unsigned int order,
3147                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3148                         int migratetype)
3149 {
3150         unsigned long flags;
3151         struct page *page;
3152
3153         if (likely(order == 0)) {
3154                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3155                                 gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3156                 goto out;
3157         }
3158
3159         /*
3160          * We most definitely don't want callers attempting to
3161          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3162          */
3163         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3164         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3165
3166         do {
3167                 page = NULL;
3168                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3169                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3170                         if (page)
3171                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3172                 }
3173                 if (!page)
3174                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3175         } while (page && check_new_pages(page, order));
3176         spin_unlock(&zone->lock);
3177         if (!page)
3178                 goto failed;
3179         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3180                                   get_pcppage_migratetype(page));
3181
3182         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3183         zone_statistics(preferred_zone, zone);
3184         local_irq_restore(flags);
3185
3186 out:
3187         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3188         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3189                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3190                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3191         }
3192
3193         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3194         return page;
3195
3196 failed:
3197         local_irq_restore(flags);
3198         return NULL;
3199 }
3200
3201 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3202
3203 static struct {
3204         struct fault_attr attr;
3205
3206         bool ignore_gfp_highmem;
3207         bool ignore_gfp_reclaim;
3208         u32 min_order;
3209 } fail_page_alloc = {
3210         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3211         .ignore_gfp_reclaim = true,
3212         .ignore_gfp_highmem = true,
3213         .min_order = 1,
3214 };
3215
3216 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3217 {
3218         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3219 }
3220 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3221
3222 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3223 {
3224         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3225                 return false;
3226         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3227                 return false;
3228         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3229                 return false;
3230         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3231                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3232                 return false;
3233
3234         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3235 }
3236
3237 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3238
3239 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3240 {
3241         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3242         struct dentry *dir;
3243
3244         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3245                                         &fail_page_alloc.attr);
3246
3247         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3248                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3249         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3250                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3251         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3252
3253         return 0;
3254 }
3255
3256 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3257
3258 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3259
3260 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3261
3262 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3263 {
3264         return false;
3265 }
3266
3267 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3268
3269 static noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3270 {
3271         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3272 }
3273 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3274
3275 /*
3276  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3277  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3278  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3279  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3280  */
3281 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3282                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3283                          long free_pages)
3284 {
3285         long min = mark;
3286         int o;
3287         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3288
3289         /* free_pages may go negative - that's OK */
3290         free_pages -= (1 << order) - 1;
3291
3292         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3293                 min -= min / 2;
3294
3295         /*
3296          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3297          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3298          * atomic reserve but it avoids a search.
3299          */
3300         if (likely(!alloc_harder)) {
3301                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3302         } else {
3303                 /*
3304                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3305                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3306                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3307                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3308                  */
3309                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3310                         min -= min / 2;
3311                 else
3312                         min -= min / 4;
3313         }
3314
3315
3316 #ifdef CONFIG_CMA
3317         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3318         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3319                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3320 #endif
3321
3322         /*
3323          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3324          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3325          * even if a suitable page happened to be free.
3326          */
3327         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3328                 return false;
3329
3330         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3331         if (!order)
3332                 return true;
3333
3334         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3335         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3336                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3337                 int mt;
3338
3339                 if (!area->nr_free)
3340                         continue;
3341
3342                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3343                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3344                                 return true;
3345                 }
3346
3347 #ifdef CONFIG_CMA
3348                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3349                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3350                         return true;
3351                 }
3352 #endif
3353                 if (alloc_harder &&
3354                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3355                         return true;
3356         }
3357         return false;
3358 }
3359
3360 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3361                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3362 {
3363         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3364                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3365 }
3366
3367 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3368                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3369 {
3370         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3371         long cma_pages = 0;
3372
3373 #ifdef CONFIG_CMA
3374         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3375         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3376                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3377 #endif
3378
3379         /*
3380          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3381          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3382          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3383          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3384          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3385          */
3386         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3387                 return true;
3388
3389         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3390                                         free_pages);
3391 }
3392
3393 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3394                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3395 {
3396         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3397
3398         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3399                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3400
3401         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3402                                                                 free_pages);
3403 }
3404
3405 #ifdef CONFIG_NUMA
3406 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3407 {
3408         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3409                                 RECLAIM_DISTANCE;
3410 }
3411 #else   /* CONFIG_NUMA */
3412 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3413 {
3414         return true;
3415 }
3416 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3417
3418 /*
3419  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3420  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3421  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3422  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3423  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3424  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3425  */
3426 static inline unsigned int
3427 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3428 {
3429         unsigned int alloc_flags = 0;
3430
3431         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3432                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
3433
3434 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3435         if (!zone)
3436                 return alloc_flags;
3437
3438         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3439                 return alloc_flags;
3440
3441         /*
3442          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3443          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3444          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3445          */
3446         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3447         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3448                 return alloc_flags;
3449
3450         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
3451 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3452         return alloc_flags;
3453 }
3454
3455 /*
3456  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3457  * a page.
3458  */
3459 static struct page *
3460 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3461                                                 const struct alloc_context *ac)
3462 {
3463         struct zoneref *z;
3464         struct zone *zone;
3465         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3466         bool no_fallback;
3467
3468 retry:
3469         /*
3470          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3471          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3472          */
3473         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3474         z = ac->preferred_zoneref;
3475         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3476                                                                 ac->nodemask) {
3477                 struct page *page;
3478                 unsigned long mark;
3479
3480                 if (cpusets_enabled() &&
3481                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3482                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3483                                 continue;
3484                 /*
3485                  * When allocating a page cache page for writing, we
3486                  * want to get it from a node that is within its dirty
3487                  * limit, such that no single node holds more than its
3488                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3489                  * The dirty limits take into account the node's
3490                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3491                  * should be able to balance it without having to
3492                  * write pages from its LRU list.
3493                  *
3494                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3495                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3496                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3497                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3498                  * nodes are together not big enough to reach the
3499                  * global limit.  The proper fix for these situations
3500                  * will require awareness of nodes in the
3501                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3502                  */
3503                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3504                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3505                                 continue;
3506
3507                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3508                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3509                                 continue;
3510                         }
3511                 }
3512
3513                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3514                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3515                         int local_nid;
3516
3517                         /*
3518                          * If moving to a remote node, retry but allow
3519                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3520                          * than fragmentation avoidance.
3521                          */
3522                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3523                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3524                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3525                                 goto retry;
3526                         }
3527                 }
3528
3529                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
3530                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3531                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3532                         int ret;
3533
3534 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3535                         /*
3536                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
3537                          * grow this zone if it contains deferred pages.
3538                          */
3539                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3540                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3541                                         goto try_this_zone;
3542                         }
3543 #endif
3544                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3545                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3546                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3547                                 goto try_this_zone;
3548
3549                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3550                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3551                                 continue;
3552
3553                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3554                         switch (ret) {
3555                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3556                                 /* did not scan */
3557                                 continue;
3558                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3559                                 /* scanned but unreclaimable */
3560                                 continue;
3561                         default:
3562                                 /* did we reclaim enough */
3563                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3564                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3565                                         goto try_this_zone;
3566
3567                                 continue;
3568                         }
3569                 }
3570
3571 try_this_zone:
3572                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3573                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3574                 if (page) {
3575                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3576
3577                         /*
3578                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3579                          * if the pageblock should be reserved for the future
3580                          */
3581                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3582                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3583
3584                         return page;
3585                 } else {
3586 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3587                         /* Try again if zone has deferred pages */
3588                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3589                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3590                                         goto try_this_zone;
3591                         }
3592 #endif
3593                 }
3594         }
3595
3596         /*
3597          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
3598          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
3599          */
3600         if (no_fallback) {
3601                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3602                 goto retry;
3603         }
3604
3605         return NULL;
3606 }
3607
3608 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3609 {
3610         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3611         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3612
3613         if (!__ratelimit(&show_mem_rs))
3614                 return;
3615
3616         /*
3617          * This documents exceptions given to allocations in certain
3618          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3619          * of allowed nodes.
3620          */
3621         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3622                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3623                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3624                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3625         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3626                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3627
3628         show_mem(filter, nodemask);
3629 }
3630
3631 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3632 {
3633         struct va_format vaf;
3634         va_list args;
3635         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3636                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3637
3638         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3639                 return;
3640
3641         va_start(args, fmt);
3642         vaf.fmt = fmt;
3643         vaf.va = &args;
3644         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
3645                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3646                         nodemask_pr_args(nodemask));
3647         va_end(args);
3648
3649         cpuset_print_current_mems_allowed();
3650         pr_cont("\n");
3651         dump_stack();
3652         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3653 }
3654
3655 static inline struct page *
3656 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3657                               unsigned int alloc_flags,
3658                               const struct alloc_context *ac)
3659 {
3660         struct page *page;
3661
3662         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3663                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3664         /*
3665          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3666          * are depleted
3667          */
3668         if (!page)
3669                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3670                                 alloc_flags, ac);
3671
3672         return page;
3673 }
3674
3675 static inline struct page *
3676 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3677         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3678 {
3679         struct oom_control oc = {
3680                 .zonelist = ac->zonelist,
3681                 .nodemask = ac->nodemask,
3682                 .memcg = NULL,
3683                 .gfp_mask = gfp_mask,
3684                 .order = order,
3685         };
3686         struct page *page;
3687
3688         *did_some_progress = 0;
3689
3690         /*
3691          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3692          * making progress for us.
3693          */
3694         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3695                 *did_some_progress = 1;
3696                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3697                 return NULL;
3698         }
3699
3700         /*
3701          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3702          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3703          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3704          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3705          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3706          */
3707         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3708                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3709                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3710         if (page)
3711                 goto out;
3712
3713         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3714         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3715                 goto out;
3716         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3717         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3718                 goto out;
3719         /*
3720          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3721          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3722          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3723          * fallback than shooting a random task.
3724          */
3725         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3726                 goto out;
3727         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3728         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3729                 goto out;
3730         if (pm_suspended_storage())
3731                 goto out;
3732         /*
3733          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3734          * other request to make a forward progress.
3735          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3736          * do much for this context but let's try it to at least get
3737          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3738          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3739          * failures more gracefully we should just bail out here.
3740          */
3741
3742         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3743         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3744                 goto out;
3745
3746         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3747         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3748                 *did_some_progress = 1;
3749
3750                 /*
3751                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3752                  * reserves
3753                  */
3754                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3755                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3756                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3757         }
3758 out:
3759         mutex_unlock(&oom_lock);
3760         return page;
3761 }
3762
3763 /*
3764  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3765  * killer is consider as the only way to move forward.
3766  */
3767 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3768
3769 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3770 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3771 static struct page *
3772 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3773                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3774                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3775 {
3776         struct page *page = NULL;
3777         unsigned long pflags;
3778         unsigned int noreclaim_flag;
3779
3780         if (!order)
3781                 return NULL;
3782
3783         psi_memstall_enter(&pflags);
3784         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3785
3786         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3787                                                                 prio, &page);
3788
3789         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3790         psi_memstall_leave(&pflags);
3791
3792         /*
3793          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3794          * count a compaction stall
3795          */
3796         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3797
3798         /* Prep a captured page if available */
3799         if (page)
3800                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3801
3802         /* Try get a page from the freelist if available */
3803         if (!page)
3804                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3805
3806         if (page) {
3807                 struct zone *zone = page_zone(page);
3808
3809                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3810                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3811                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3812                 return page;
3813         }
3814
3815         /*
3816          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3817          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3818          */
3819         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3820
3821         cond_resched();
3822
3823         return NULL;
3824 }
3825
3826 static inline bool
3827 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3828                      enum compact_result compact_result,
3829                      enum compact_priority *compact_priority,
3830                      int *compaction_retries)
3831 {
3832         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3833         int min_priority;
3834         bool ret = false;
3835         int retries = *compaction_retries;
3836         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3837
3838         if (!order)
3839                 return false;
3840
3841         if (compaction_made_progress(compact_result))
3842                 (*compaction_retries)++;
3843
3844         /*
3845          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3846          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3847          * failure could be caused by insufficient priority
3848          */
3849         if (compaction_failed(compact_result))
3850                 goto check_priority;
3851
3852         /*
3853          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3854          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3855          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3856          * compaction.
3857          */
3858         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3859                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3860                 goto out;
3861         }
3862
3863         /*
3864          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3865          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3866          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3867          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3868          * would need much more detailed feedback from compaction to
3869          * make a better decision.
3870          */
3871         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3872                 max_retries /= 4;
3873         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3874                 ret = true;
3875                 goto out;
3876         }
3877
3878         /*
3879          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3880          * all retries or failed at the lower priorities.
3881          */
3882 check_priority:
3883         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3884                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3885
3886         if (*compact_priority > min_priority) {
3887                 (*compact_priority)--;
3888                 *compaction_retries = 0;
3889                 ret = true;
3890         }
3891 out:
3892         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3893         return ret;
3894 }
3895 #else
3896 static inline struct page *
3897 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3898                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3899                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3900 {
3901         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3902         return NULL;
3903 }
3904
3905 static inline bool
3906 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3907                      enum compact_result compact_result,
3908                      enum compact_priority *compact_priority,
3909                      int *compaction_retries)
3910 {
3911         struct zone *zone;
3912         struct zoneref *z;
3913
3914         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3915                 return false;
3916
3917         /*
3918          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3919          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3920          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3921          * watermarks are OK.
3922          */
3923         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3924                                         ac->nodemask) {
3925                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3926                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3927                         return true;
3928         }
3929         return false;
3930 }
3931 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3932
3933 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3934 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3935         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3936
3937 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3938 {
3939         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3940
3941         /* no reclaim without waiting on it */
3942         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3943                 return false;
3944
3945         /* this guy won't enter reclaim */
3946         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3947                 return false;
3948
3949         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3950         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3951                 return false;
3952
3953         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3954                 return false;
3955
3956         return true;
3957 }
3958
3959 void __fs_reclaim_acquire(void)
3960 {
3961         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3962 }
3963
3964 void __fs_reclaim_release(void)
3965 {
3966         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3967 }
3968
3969 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3970 {
3971         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3972                 __fs_reclaim_acquire();
3973 }
3974 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3975
3976 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3977 {
3978         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3979                 __fs_reclaim_release();
3980 }
3981 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3982 #endif
3983
3984 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3985 static int
3986 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3987                                         const struct alloc_context *ac)
3988 {
3989         struct reclaim_state reclaim_state;
3990         int progress;
3991         unsigned int noreclaim_flag;
3992         unsigned long pflags;
3993
3994         cond_resched();
3995
3996         /* We now go into synchronous reclaim */
3997         cpuset_memory_pressure_bump();
3998         psi_memstall_enter(&pflags);
3999         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4000         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4001         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4002         current->reclaim_state = &reclaim_state;
4003
4004         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4005                                                                 ac->nodemask);
4006
4007         current->reclaim_state = NULL;
4008         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4009         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4010         psi_memstall_leave(&pflags);
4011
4012         cond_resched();
4013
4014         return progress;
4015 }
4016
4017 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4018 static inline struct page *
4019 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4020                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4021                 unsigned long *did_some_progress)
4022 {
4023         struct page *page = NULL;
4024         bool drained = false;
4025
4026         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4027         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4028                 return NULL;
4029
4030 retry:
4031         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4032
4033         /*
4034          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4035          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4036          * Shrink them them and try again
4037          */
4038         if (!page && !drained) {
4039                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4040                 drain_all_pages(NULL);
4041                 drained = true;
4042                 goto retry;
4043         }
4044
4045         return page;
4046 }
4047
4048 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4049                              const struct alloc_context *ac)
4050 {
4051         struct zoneref *z;
4052         struct zone *zone;
4053         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4054         enum zone_type high_zoneidx = ac->high_zoneidx;
4055
4056         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, high_zoneidx,
4057                                         ac->nodemask) {
4058                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4059                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, high_zoneidx);
4060                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4061         }
4062 }
4063
4064 static inline unsigned int
4065 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4066 {
4067         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4068
4069         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
4070         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4071
4072         /*
4073          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4074          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4075          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4076          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4077          */
4078         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
4079
4080         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4081                 /*
4082                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4083                  * if it can't schedule.
4084                  */
4085                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4086                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4087                 /*
4088                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4089                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4090                  */
4091                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4092         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4093                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4094
4095         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4096                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
4097
4098 #ifdef CONFIG_CMA
4099         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4100                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4101 #endif
4102         return alloc_flags;
4103 }
4104
4105 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4106 {
4107         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4108                 return false;
4109
4110         /*
4111          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4112          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4113          */
4114         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4115                 return false;
4116
4117         return true;
4118 }
4119
4120 /*
4121  * Distinguish requests which really need access to full memory
4122  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4123  */
4124 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4125 {
4126         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4127                 return 0;
4128         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4129                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4130         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4131                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4132         if (!in_interrupt()) {
4133                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4134                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4135                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4136                         return ALLOC_OOM;
4137         }
4138
4139         return 0;
4140 }
4141
4142 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4143 {
4144         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4145 }
4146
4147 /*
4148  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4149  * for the given allocation request.
4150  *
4151  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4152  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4153  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4154  *
4155  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4156  */
4157 static inline bool
4158 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4159                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4160                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4161 {
4162         struct zone *zone;
4163         struct zoneref *z;
4164         bool ret = false;
4165
4166         /*
4167          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4168          * their order will become available due to high fragmentation so
4169          * always increment the no progress counter for them
4170          */
4171         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4172                 *no_progress_loops = 0;
4173         else
4174                 (*no_progress_loops)++;
4175
4176         /*
4177          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4178          * several times in the row.
4179          */
4180         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4181                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4182                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4183         }
4184
4185         /*
4186          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4187          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4188          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4189          * screwed and have to go OOM.
4190          */
4191         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
4192                                         ac->nodemask) {
4193                 unsigned long available;
4194                 unsigned long reclaimable;
4195                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4196                 bool wmark;
4197
4198                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4199                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4200
4201                 /*
4202                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4203                  * reclaimable pages?
4204                  */
4205                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4206                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
4207                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4208                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4209                 if (wmark) {
4210                         /*
4211                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4212                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4213                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4214                          * prevent from pre mature OOM
4215                          */
4216                         if (!did_some_progress) {
4217                                 unsigned long write_pending;
4218
4219                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4220                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4221
4222                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4223                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4224                                         return true;
4225                                 }
4226                         }
4227
4228                         ret = true;
4229                         goto out;
4230                 }
4231         }
4232
4233 out:
4234         /*
4235          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4236          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4237          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4238          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4239          * here rather than calling cond_resched().
4240          */
4241         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4242                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4243         else
4244                 cond_resched();
4245         return ret;
4246 }
4247
4248 static inline bool
4249 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4250 {
4251         /*
4252          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4253          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4254          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4255          * such a way the check therein was true, and then it became false
4256          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4257          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4258          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4259          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4260          * caller can deal with a violated nodemask.
4261          */
4262         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4263                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4264                 ac->nodemask = NULL;
4265                 return true;
4266         }
4267
4268         /*
4269          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4270          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4271          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4272          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4273          * retry.
4274          */
4275         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4276                 return true;
4277
4278         return false;
4279 }
4280
4281 static inline struct page *
4282 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4283                                                 struct alloc_context *ac)
4284 {
4285         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4286         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4287         struct page *page = NULL;
4288         unsigned int alloc_flags;
4289         unsigned long did_some_progress;
4290         enum compact_priority compact_priority;
4291         enum compact_result compact_result;
4292         int compaction_retries;
4293         int no_progress_loops;
4294         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4295         int reserve_flags;
4296
4297         /*
4298          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4299          * callers that are not in atomic context.
4300          */
4301         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4302                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4303                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4304
4305 retry_cpuset:
4306         compaction_retries = 0;
4307         no_progress_loops = 0;
4308         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4309         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4310
4311         /*
4312          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4313          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4314          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4315          */
4316         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4317
4318         /*
4319          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4320          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4321          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4322          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4323          */
4324         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4325                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4326         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4327                 goto nopage;
4328
4329         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4330                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4331
4332         /*
4333          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4334          * that first
4335          */
4336         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4337         if (page)
4338                 goto got_pg;
4339
4340         /*
4341          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4342          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4343          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4344          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4345          * same migratetype.
4346          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4347          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4348          */
4349         if (can_direct_reclaim &&
4350                         (costly_order ||
4351                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4352                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4353                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4354                                                 alloc_flags, ac,
4355                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4356                                                 &compact_result);
4357                 if (page)
4358                         goto got_pg;
4359
4360                 /*
4361                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4362                  * includes THP page fault allocations
4363                  */
4364                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4365                         /*
4366                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4367                          * it is because sync compaction recently failed. If
4368                          * this is the case and the caller requested a THP
4369                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4370                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4371                          * direct reclaim.
4372                          */
4373                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4374                                 goto nopage;
4375
4376                         /*
4377                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4378                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4379                          * using async compaction.
4380                          */
4381                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4382                 }
4383         }
4384
4385 retry:
4386         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4387         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4388                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4389
4390         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4391         if (reserve_flags)
4392                 alloc_flags = reserve_flags;
4393
4394         /*
4395          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4396          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4397          * user oriented.
4398          */
4399         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4400                 ac->nodemask = NULL;
4401                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4402                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4403         }
4404
4405         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4406         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4407         if (page)
4408                 goto got_pg;
4409
4410         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4411         if (!can_direct_reclaim)
4412                 goto nopage;
4413
4414         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4415         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4416                 goto nopage;
4417
4418         /* Try direct reclaim and then allocating */
4419         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4420                                                         &did_some_progress);
4421         if (page)
4422                 goto got_pg;
4423
4424         /* Try direct compaction and then allocating */
4425         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4426                                         compact_priority, &compact_result);
4427         if (page)
4428                 goto got_pg;
4429
4430         /* Do not loop if specifically requested */
4431         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4432                 goto nopage;
4433
4434         /*
4435          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4436          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4437          */
4438         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4439                 goto nopage;
4440
4441         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4442                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4443                 goto retry;
4444
4445         /*
4446          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4447          * reclaim is not able to make any progress because the current
4448          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4449          * of free memory (see __compaction_suitable)
4450          */
4451         if (did_some_progress > 0 &&
4452                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4453                                 compact_result, &compact_priority,
4454                                 &compaction_retries))
4455                 goto retry;
4456
4457
4458         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4459         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4460                 goto retry_cpuset;
4461
4462         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4463         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4464         if (page)
4465                 goto got_pg;
4466
4467         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4468         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4469             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4470              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4471                 goto nopage;
4472
4473         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4474         if (did_some_progress) {
4475                 no_progress_loops = 0;
4476                 goto retry;
4477         }
4478
4479 nopage:
4480         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4481         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4482                 goto retry_cpuset;
4483
4484         /*
4485          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4486          * we always retry
4487          */
4488         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4489                 /*
4490                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4491                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4492                  */
4493                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4494                         goto fail;
4495
4496                 /*
4497                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4498                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4499                  * for somebody to do a work for us
4500                  */
4501                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4502
4503                 /*
4504                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4505                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4506                  * so that we can identify them and convert them to something
4507                  * else.
4508                  */
4509                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4510
4511                 /*
4512                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4513                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4514                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4515                  * the situation worse
4516                  */
4517                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4518                 if (page)
4519                         goto got_pg;
4520
4521                 cond_resched();
4522                 goto retry;
4523         }
4524 fail:
4525         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4526                         "page allocation failure: order:%u", order);
4527 got_pg:
4528         return page;
4529 }
4530
4531 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4532                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4533                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4534                 unsigned int *alloc_flags)
4535 {
4536         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4537         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4538         ac->nodemask = nodemask;
4539         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4540
4541         if (cpusets_enabled()) {
4542                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4543                 if (!ac->nodemask)
4544                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4545                 else
4546                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4547         }
4548
4549         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4550         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4551
4552         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4553
4554         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4555                 return false;
4556
4557         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4558                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4559
4560         return true;
4561 }
4562
4563 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4564 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask, struct alloc_context *ac)
4565 {
4566         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4567         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4568
4569         /*
4570          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4571          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4572          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4573          */
4574         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4575                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4576 }
4577
4578 /*
4579  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4580  */
4581 struct page *
4582 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4583                                                         nodemask_t *nodemask)
4584 {
4585         struct page *page;
4586         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4587         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4588         struct alloc_context ac = { };
4589
4590         /*
4591          * There are several places where we assume that the order value is sane
4592          * so bail out early if the request is out of bound.
4593          */
4594         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
4595                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
4596                 return NULL;
4597         }
4598
4599         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4600         alloc_mask = gfp_mask;
4601         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4602                 return NULL;
4603
4604         finalise_ac(gfp_mask, &ac);
4605
4606         /*
4607          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
4608          * memory until all local zones are considered.
4609          */
4610         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp_mask);
4611
4612         /* First allocation attempt */
4613         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4614         if (likely(page))
4615                 goto out;
4616
4617         /*
4618          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4619          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4620          * from a particular context which has been marked by
4621          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4622          */
4623         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4624         ac.spread_dirty_pages = false;
4625
4626         /*
4627          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4628          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4629          */
4630         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4631                 ac.nodemask = nodemask;
4632
4633         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4634
4635 out:
4636         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4637             unlikely(__memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4638                 __free_pages(page, order);
4639                 page = NULL;
4640         }
4641
4642         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4643
4644         return page;
4645 }
4646 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4647
4648 /*
4649  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
4650  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
4651  * you need to access high mem.
4652  */
4653 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4654 {
4655         struct page *page;
4656
4657         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
4658         if (!page)
4659                 return 0;
4660         return (unsigned long) page_address(page);
4661 }
4662 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4663
4664 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4665 {
4666         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4667 }
4668 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4669
4670 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
4671 {
4672         if (order == 0)         /* Via pcp? */
4673                 free_unref_page(page);
4674         else
4675                 __free_pages_ok(page, order);
4676 }
4677
4678 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4679 {
4680         if (put_page_testzero(page))
4681                 free_the_page(page, order);
4682 }
4683 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4684
4685 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4686 {
4687         if (addr != 0) {
4688                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4689                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4690         }
4691 }
4692
4693 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4694
4695 /*
4696  * Page Fragment:
4697  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4698  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4699  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4700  *
4701  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4702  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4703  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4704  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4705  */
4706 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4707                                              gfp_t gfp_mask)
4708 {
4709         struct page *page = NULL;
4710         gfp_t gfp = gfp_mask;
4711
4712 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4713         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4714                     __GFP_NOMEMALLOC;
4715         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4716                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4717         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4718 #endif
4719         if (unlikely(!page))
4720                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4721
4722         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4723
4724         return page;
4725 }
4726
4727 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4728 {
4729         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4730
4731         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
4732                 free_the_page(page, compound_order(page));
4733 }
4734 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4735
4736 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4737                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4738 {
4739         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4740         struct page *page;
4741         int offset;
4742
4743         if (unlikely(!nc->va)) {
4744 refill:
4745                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4746                 if (!page)
4747                         return NULL;
4748
4749 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4750                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4751                 size = nc->size;
4752 #endif
4753                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4754                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4755                  */
4756                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
4757
4758                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4759                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4760                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4761                 nc->offset = size;
4762         }
4763
4764         offset = nc->offset - fragsz;
4765         if (unlikely(offset < 0)) {
4766                 page = virt_to_page(nc->va);
4767
4768                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4769                         goto refill;
4770
4771 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4772                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4773                 size = nc->size;
4774 #endif
4775                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4776                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
4777
4778                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4779                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4780                 offset = size - fragsz;
4781         }
4782
4783         nc->pagecnt_bias--;
4784         nc->offset = offset;
4785
4786         return nc->va + offset;
4787 }
4788 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4789
4790 /*
4791  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4792  */
4793 void page_frag_free(void *addr)
4794 {
4795         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4796
4797         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4798                 free_the_page(page, compound_order(page));
4799 }
4800 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4801
4802 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4803                 size_t size)
4804 {
4805         if (addr) {
4806                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4807                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4808
4809                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4810                 while (used < alloc_end) {
4811                         free_page(used);
4812                         used += PAGE_SIZE;
4813                 }
4814         }
4815         return (void *)addr;
4816 }
4817
4818 /**
4819  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4820  * @size: the number of bytes to allocate
4821  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4822  *
4823  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4824  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4825  * allocate memory in power-of-two pages.
4826  *
4827  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4828  *
4829  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4830  *
4831  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4832  */
4833 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4834 {
4835         unsigned int order = get_order(size);
4836         unsigned long addr;
4837
4838         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4839         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4840 }
4841 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4842
4843 /**
4844  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4845  *                         pages on a node.
4846  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4847  * @size: the number of bytes to allocate
4848  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4849  *
4850  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4851  * back.
4852  *
4853  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4854  */
4855 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4856 {
4857         unsigned int order = get_order(size);
4858         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4859         if (!p)
4860                 return NULL;
4861         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4862 }
4863
4864 /**
4865  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4866  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4867  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4868  *
4869  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4870  */
4871 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4872 {
4873         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4874         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4875
4876         while (addr < end) {
4877                 free_page(addr);
4878                 addr += PAGE_SIZE;
4879         }
4880 }
4881 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4882
4883 /**
4884  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4885  * @offset: The zone index of the highest zone
4886  *
4887  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
4888  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4889  * zone, the number of pages is calculated as:
4890  *
4891  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4892  *
4893  * Return: number of pages beyond high watermark.
4894  */
4895 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4896 {
4897         struct zoneref *z;
4898         struct zone *zone;
4899
4900         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4901         unsigned long sum = 0;
4902
4903         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4904
4905         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4906                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
4907                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4908                 if (size > high)
4909                         sum += size - high;
4910         }
4911
4912         return sum;
4913 }
4914
4915 /**
4916  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4917  *
4918  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4919  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4920  *
4921  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
4922  * ZONE_NORMAL.
4923  */
4924 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4925 {
4926         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4927 }
4928 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4929
4930 /**
4931  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4932  *
4933  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4934  * high watermark within all zones.
4935  *
4936  * Return: number of pages beyond high watermark within all zones.
4937  */
4938 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4939 {
4940         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4941 }
4942
4943 static inline void show_node(struct zone *zone)
4944 {
4945         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4946                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4947 }
4948
4949 long si_mem_available(void)
4950 {
4951         long available;
4952         unsigned long pagecache;
4953         unsigned long wmark_low = 0;
4954         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4955         unsigned long reclaimable;
4956         struct zone *zone;
4957         int lru;
4958
4959         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4960                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4961
4962         for_each_zone(zone)
4963                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
4964
4965         /*
4966          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4967          * without causing swapping.
4968          */
4969         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4970
4971         /*
4972          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4973          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4974          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4975          */
4976         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4977         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4978         available += pagecache;
4979
4980         /*
4981          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
4982          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
4983          * low watermark.
4984          */
4985         reclaimable = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
4986                         global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
4987         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
4988
4989         if (available < 0)
4990                 available = 0;
4991         return available;
4992 }
4993 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4994
4995 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4996 {
4997         val->totalram = totalram_pages();
4998         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4999         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5000         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5001         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5002         val->freehigh = nr_free_highpages();
5003         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5004 }
5005
5006 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5007
5008 #ifdef CONFIG_NUMA
5009 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5010 {
5011         int zone_type;          /* needs to be signed */
5012         unsigned long managed_pages = 0;
5013         unsigned long managed_highpages = 0;
5014         unsigned long free_highpages = 0;
5015         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5016
5017         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5018                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5019         val->totalram = managed_pages;
5020         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5021         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5022 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5023         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5024                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5025
5026                 if (is_highmem(zone)) {
5027                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5028                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5029                 }
5030         }
5031         val->totalhigh = managed_highpages;
5032         val->freehigh = free_highpages;
5033 #else
5034         val->totalhigh = managed_highpages;
5035         val->freehigh = free_highpages;
5036 #endif
5037         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5038 }
5039 #endif
5040
5041 /*
5042  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5043  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5044  */
5045 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5046 {
5047         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5048                 return false;
5049
5050         /*
5051          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5052          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5053          * have to be precise here.
5054          */
5055         if (!nodemask)
5056                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5057
5058         return !node_isset(nid, *nodemask);
5059 }
5060
5061 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5062
5063 static void show_migration_types(unsigned char type)
5064 {
5065         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5066                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5067                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5068                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5069                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5070 #ifdef CONFIG_CMA
5071                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5072 #endif
5073 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5074                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5075 #endif
5076         };
5077         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5078         char *p = tmp;
5079         int i;
5080
5081         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5082                 if (type & (1 << i))
5083                         *p++ = types[i];
5084         }
5085
5086         *p = '\0';
5087         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5088 }
5089
5090 /*
5091  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5092  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5093  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5094  *
5095  * Bits in @filter:
5096  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5097  *   cpuset.
5098  */
5099 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5100 {
5101         unsigned long free_pcp = 0;
5102         int cpu;
5103         struct zone *zone;
5104         pg_data_t *pgdat;
5105
5106         for_each_populated_zone(zone) {
5107                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5108                         continue;
5109
5110                 for_each_online_cpu(cpu)
5111                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5112         }
5113
5114         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5115                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5116                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
5117                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5118                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5119                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5120                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5121                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5122                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5123                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5124                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5125                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5126                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5127                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5128                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5129                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
5130                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
5131                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
5132                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5133                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5134                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
5135                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5136                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5137                 free_pcp,
5138                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5139
5140         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5141                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5142                         continue;
5143
5144                 printk("Node %d"
5145                         " active_anon:%lukB"
5146                         " inactive_anon:%lukB"
5147                         " active_file:%lukB"
5148                         " inactive_file:%lukB"
5149                         " unevictable:%lukB"
5150                         " isolated(anon):%lukB"
5151                         " isolated(file):%lukB"
5152                         " mapped:%lukB"
5153                         " dirty:%lukB"
5154                         " writeback:%lukB"
5155                         " shmem:%lukB"
5156 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5157                         " shmem_thp: %lukB"
5158                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5159                         " anon_thp: %lukB"
5160 #endif
5161                         " writeback_tmp:%lukB"
5162                         " unstable:%lukB"
5163                         " all_unreclaimable? %s"
5164                         "\n",
5165                         pgdat->node_id,
5166                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5167                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5168                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5169                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5170                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5171                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5172                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5173                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5174                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5175                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5176                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5177 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5178                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5179                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
5180                                         * HPAGE_PMD_NR),
5181                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5182 #endif
5183                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5184                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
5185                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5186                                 "yes" : "no");
5187         }
5188
5189         for_each_populated_zone(zone) {
5190                 int i;
5191
5192                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5193                         continue;
5194
5195                 free_pcp = 0;
5196                 for_each_online_cpu(cpu)
5197                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5198
5199                 show_node(zone);
5200                 printk(KERN_CONT
5201                         "%s"
5202                         " free:%lukB"
5203                         " min:%lukB"
5204                         " low:%lukB"
5205                         " high:%lukB"
5206                         " active_anon:%lukB"
5207                         " inactive_anon:%lukB"
5208                         " active_file:%lukB"
5209                         " inactive_file:%lukB"
5210                         " unevictable:%lukB"
5211                         " writepending:%lukB"
5212                         " present:%lukB"
5213                         " managed:%lukB"
5214                         " mlocked:%lukB"
5215                         " kernel_stack:%lukB"
5216                         " pagetables:%lukB"
5217                         " bounce:%lukB"
5218                         " free_pcp:%lukB"
5219                         " local_pcp:%ukB"
5220                         " free_cma:%lukB"
5221                         "\n",
5222                         zone->name,
5223                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5224                         K(min_wmark_pages(zone)),
5225                         K(low_wmark_pages(zone)),
5226                         K(high_wmark_pages(zone)),
5227                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5228                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5229                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5230                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5231                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5232                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5233                         K(zone->present_pages),
5234                         K(zone_managed_pages(zone)),
5235                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5236                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
5237                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
5238                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5239                         K(free_pcp),
5240                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
5241                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5242                 printk("lowmem_reserve[]:");
5243                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5244                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5245                 printk(KERN_CONT "\n");
5246         }
5247
5248         for_each_populated_zone(zone) {
5249                 unsigned int order;
5250                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5251                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5252
5253                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5254                         continue;
5255                 show_node(zone);
5256                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5257
5258                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5259                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5260                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5261                         int type;
5262
5263                         nr[order] = area->nr_free;
5264                         total += nr[order] << order;
5265
5266                         types[order] = 0;
5267                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5268                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
5269                                         types[order] |= 1 << type;
5270                         }
5271                 }
5272                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5273                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5274                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5275                                nr[order], K(1UL) << order);
5276                         if (nr[order])
5277                                 show_migration_types(types[order]);
5278                 }
5279                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5280         }
5281
5282         hugetlb_show_meminfo();
5283
5284         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5285
5286         show_swap_cache_info();
5287 }
5288
5289 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5290 {
5291         zoneref->zone = zone;
5292         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5293 }
5294
5295 /*
5296  * Builds allocation fallback zone lists.
5297  *
5298  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5299  */
5300 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5301 {
5302         struct zone *zone;
5303         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5304         int nr_zones = 0;
5305
5306         do {
5307                 zone_type--;
5308                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5309                 if (managed_zone(zone)) {
5310                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5311                         check_highest_zone(zone_type);
5312                 }
5313         } while (zone_type);
5314
5315         return nr_zones;
5316 }
5317
5318 #ifdef CONFIG_NUMA
5319
5320 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5321 {
5322         /*
5323          * We used to support different zonlists modes but they turned
5324          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5325          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5326          * not fail it silently
5327          */
5328         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5329                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5330                 return -EINVAL;
5331         }
5332         return 0;
5333 }
5334
5335 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
5336 {
5337         if (!s)
5338                 return 0;
5339
5340         return __parse_numa_zonelist_order(s);
5341 }
5342 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
5343
5344 char numa_zonelist_order[] = "Node";
5345
5346 /*
5347  * sysctl handler for numa_zonelist_order
5348  */
5349 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
5350                 void __user *buffer, size_t *length,
5351                 loff_t *ppos)
5352 {
5353         char *str;
5354         int ret;
5355
5356         if (!write)
5357                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
5358         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
5359         if (IS_ERR(str))
5360                 return PTR_ERR(str);
5361
5362         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
5363         kfree(str);
5364         return ret;
5365 }
5366
5367
5368 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
5369 static int node_load[MAX_NUMNODES];
5370
5371 /**
5372  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
5373  * @node: node whose fallback list we're appending
5374  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
5375  *
5376  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5377  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5378  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5379  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5380  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5381  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5382  * on them otherwise.
5383  *
5384  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
5385  */
5386 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5387 {
5388         int n, val;
5389         int min_val = INT_MAX;
5390         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5391         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5392
5393         /* Use the local node if we haven't already */
5394         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5395                 node_set(node, *used_node_mask);
5396                 return node;
5397         }
5398
5399         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5400
5401                 /* Don't want a node to appear more than once */
5402                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5403                         continue;
5404
5405                 /* Use the distance array to find the distance */
5406                 val = node_distance(node, n);
5407
5408                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5409                 val += (n < node);
5410
5411                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5412                 tmp = cpumask_of_node(n);
5413                 if (!cpumask_empty(tmp))
5414                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5415
5416                 /* Slight preference for less loaded node */
5417                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5418                 val += node_load[n];
5419
5420                 if (val < min_val) {
5421                         min_val = val;
5422                         best_node = n;
5423                 }
5424         }
5425
5426         if (best_node >= 0)
5427                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5428
5429         return best_node;
5430 }
5431
5432
5433 /*
5434  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5435  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5436  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5437  */
5438 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5439                 unsigned nr_nodes)
5440 {
5441         struct zoneref *zonerefs;
5442         int i;
5443
5444         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5445
5446         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5447                 int nr_zones;
5448
5449                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5450
5451                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5452                 zonerefs += nr_zones;
5453         }
5454         zonerefs->zone = NULL;
5455         zonerefs->zone_idx = 0;
5456 }
5457
5458 /*
5459  * Build gfp_thisnode zonelists
5460  */
5461 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5462 {
5463         struct zoneref *zonerefs;
5464         int nr_zones;
5465
5466         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5467         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5468         zonerefs += nr_zones;
5469         zonerefs->zone = NULL;
5470         zonerefs->zone_idx = 0;
5471 }
5472
5473 /*
5474  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5475  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5476  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5477  * may still exist in local DMA zone.
5478  */
5479
5480 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5481 {
5482         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5483         int node, load, nr_nodes = 0;
5484         nodemask_t used_mask;
5485         int local_node, prev_node;
5486
5487         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5488         local_node = pgdat->node_id;
5489         load = nr_online_nodes;
5490         prev_node = local_node;
5491         nodes_clear(used_mask);
5492
5493         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5494         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5495                 /*
5496                  * We don't want to pressure a particular node.
5497                  * So adding penalty to the first node in same
5498                  * distance group to make it round-robin.
5499                  */
5500                 if (node_distance(local_node, node) !=
5501                     node_distance(local_node, prev_node))
5502                         node_load[node] = load;
5503
5504                 node_order[nr_nodes++] = node;
5505                 prev_node = node;
5506                 load--;
5507         }
5508
5509         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5510         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5511 }
5512
5513 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5514 /*
5515  * Return node id of node used for "local" allocations.
5516  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5517  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5518  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5519  */
5520 int local_memory_node(int node)
5521 {
5522         struct zoneref *z;
5523
5524         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5525                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5526                                    NULL);
5527         return zone_to_nid(z->zone);
5528 }
5529 #endif
5530
5531 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5532 static void setup_min_slab_ratio(void);
5533 #else   /* CONFIG_NUMA */
5534
5535 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5536 {
5537         int node, local_node;
5538         struct zoneref *zonerefs;
5539         int nr_zones;
5540
5541         local_node = pgdat->node_id;
5542
5543         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5544         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5545         zonerefs += nr_zones;
5546
5547         /*
5548          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5549          * of all the other nodes.
5550          * We don't want to pressure a particular node, so when
5551          * building the zones for node N, we make sure that the
5552          * zones coming right after the local ones are those from
5553          * node N+1 (modulo N)
5554          */
5555         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5556                 if (!node_online(node))
5557                         continue;
5558                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5559                 zonerefs += nr_zones;
5560         }
5561         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5562                 if (!node_online(node))
5563                         continue;
5564                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5565                 zonerefs += nr_zones;
5566         }
5567
5568         zonerefs->zone = NULL;
5569         zonerefs->zone_idx = 0;
5570 }
5571
5572 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5573
5574 /*
5575  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5576  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5577  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5578  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5579  * with interrupts disabled.
5580  *
5581  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5582  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5583  * hotplugged processors.
5584  *
5585  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5586  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5587  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5588  */
5589 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5590 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5591 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5592
5593 static void __build_all_zonelists(void *data)
5594 {
5595         int nid;
5596         int __maybe_unused cpu;
5597         pg_data_t *self = data;
5598         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5599
5600         spin_lock(&lock);
5601
5602 #ifdef CONFIG_NUMA
5603         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5604 #endif
5605
5606         /*
5607          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5608          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5609          */
5610         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5611                 build_zonelists(self);
5612         } else {
5613                 for_each_online_node(nid) {
5614                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5615
5616                         build_zonelists(pgdat);
5617                 }
5618
5619 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5620                 /*
5621                  * We now know the "local memory node" for each node--
5622                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5623                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5624                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5625                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5626                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5627                  */
5628                 for_each_online_cpu(cpu)
5629                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5630 #endif
5631         }
5632
5633         spin_unlock(&lock);
5634 }
5635
5636 static noinline void __init
5637 build_all_zonelists_init(void)
5638 {
5639         int cpu;
5640
5641         __build_all_zonelists(NULL);
5642
5643         /*
5644          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5645          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5646          * each zone will be allocated later when the per cpu
5647          * allocator is available.
5648          *
5649          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5650          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5651          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5652          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5653          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5654          * (a chicken-egg dilemma).
5655          */
5656         for_each_possible_cpu(cpu)
5657                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5658
5659         mminit_verify_zonelist();
5660         cpuset_init_current_mems_allowed();
5661 }
5662
5663 /*
5664  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5665  *
5666  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5667  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5668  */
5669 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5670 {
5671         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5672                 build_all_zonelists_init();
5673         } else {
5674                 __build_all_zonelists(pgdat);
5675                 /* cpuset refresh routine should be here */
5676         }
5677         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5678         /*
5679          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5680          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5681          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5682          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5683          * disabled and enable it later
5684          */
5685         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5686                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5687         else
5688                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5689
5690         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5691                 nr_online_nodes,
5692                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5693                 vm_total_pages);
5694 #ifdef CONFIG_NUMA
5695         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5696 #endif
5697 }
5698
5699 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
5700 static bool __meminit
5701 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
5702 {
5703 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5704         static struct memblock_region *r;
5705
5706         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5707                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5708                         for_each_memblock(memory, r) {
5709                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
5710                                         break;
5711                         }
5712                 }
5713                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5714                     memblock_is_mirror(r)) {
5715                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5716                         return true;
5717                 }
5718         }
5719 #endif
5720         return false;
5721 }
5722
5723 /*
5724  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5725  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
5726  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5727  */
5728 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5729                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5730                 struct vmem_altmap *altmap)
5731 {
5732         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5733         struct page *page;
5734
5735         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5736                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5737
5738 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5739         /*
5740          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5741          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
5742          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
5743          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
5744          * the hotplug lock.
5745          */
5746         if (zone == ZONE_DEVICE) {
5747                 if (!altmap)
5748                         return;
5749
5750                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
5751                         start_pfn += altmap->reserve;
5752                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5753         }
5754 #endif
5755
5756         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5757                 /*
5758                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5759                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5760                  */
5761                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
5762                         if (!early_pfn_valid(pfn))
5763                                 continue;
5764                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5765                                 continue;
5766                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
5767                                 continue;
5768                         if (defer_init(nid, pfn, end_pfn))
5769                                 break;
5770                 }
5771
5772                 page = pfn_to_page(pfn);
5773                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5774                 if (context == MEMMAP_HOTPLUG)
5775                         __SetPageReserved(page);
5776
5777                 /*
5778                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5779                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5780                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5781                  * the address space during boot when many long-lived
5782                  * kernel allocations are made.
5783                  *
5784                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5785                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5786                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5787                  * pfn out of zone.
5788                  */
5789                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5790                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5791                         cond_resched();
5792                 }
5793         }
5794 }
5795
5796 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5797 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
5798                                    unsigned long start_pfn,
5799                                    unsigned long size,
5800                                    struct dev_pagemap *pgmap)
5801 {
5802         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5803         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5804         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
5805         unsigned long start = jiffies;
5806         int nid = pgdat->node_id;
5807
5808         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || !is_dev_zone(zone)))
5809                 return;
5810
5811         /*
5812          * The call to memmap_init_zone should have already taken care
5813          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
5814          * the end of that region and start processing the device pages.
5815          */
5816         if (pgmap->altmap_valid) {
5817                 struct vmem_altmap *altmap = &pgmap->altmap;
5818
5819                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5820                 size = end_pfn - start_pfn;
5821         }
5822
5823         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5824                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5825
5826                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
5827
5828                 /*
5829                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
5830                  * phase for it to be fully associated with a zone.
5831                  *
5832                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
5833                  * the flag as we are still initializing the pages.
5834                  */
5835                 __SetPageReserved(page);
5836
5837                 /*
5838                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back
5839                  * pointer and hmm_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE
5840                  * page is ever freed or placed on a driver-private list.
5841                  */
5842                 page->pgmap = pgmap;
5843                 page->hmm_data = 0;
5844
5845                 /*
5846                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5847                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5848                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5849                  * the address space during boot when many long-lived
5850                  * kernel allocations are made.
5851                  *
5852                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5853                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5854                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5855                  * pfn out of zone.
5856                  *
5857                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5858                  * because this is done early in sparse_add_one_section
5859                  */
5860                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5861                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5862                         cond_resched();
5863                 }
5864         }
5865
5866         pr_info("%s initialised, %lu pages in %ums\n", dev_name(pgmap->dev),
5867                 size, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
5868 }
5869
5870 #endif
5871 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5872 {
5873         unsigned int order, t;
5874         for_each_migratetype_order(order, t) {
5875                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5876                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5877         }
5878 }
5879
5880 void __meminit __weak memmap_init(unsigned long size, int nid,
5881                                   unsigned long zone, unsigned long start_pfn)
5882 {
5883         memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn, MEMMAP_EARLY, NULL);
5884 }
5885
5886 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5887 {
5888 #ifdef CONFIG_MMU
5889         int batch;
5890
5891         /*
5892          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5893          * size of the zone.
5894          */
5895         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
5896         /* But no more than a meg. */
5897         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
5898                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
5899         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5900         if (batch < 1)
5901                 batch = 1;
5902
5903         /*
5904          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5905          * of 2 value was found to be more likely to have
5906          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5907          *
5908          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5909          * batches of pages, one task can end up with a lot
5910          * of pages of one half of the possible page colors
5911          * and the other with pages of the other colors.
5912          */
5913         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5914
5915         return batch;
5916
5917 #else
5918         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5919          * conditions.
5920          *
5921          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5922          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5923          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5924          *
5925          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5926          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5927          * can be a significant delay between the individual batches being
5928          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5929          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5930          */
5931         return 0;
5932 #endif
5933 }
5934
5935 /*
5936  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5937  * ->batch must never be higher then ->high.
5938  * The following function updates them in a safe manner without read side
5939  * locking.
5940  *
5941  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5942  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5943  *
5944  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5945  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5946  * exist).
5947  */
5948 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5949                 unsigned long batch)
5950 {
5951        /* start with a fail safe value for batch */
5952         pcp->batch = 1;
5953         smp_wmb();
5954
5955        /* Update high, then batch, in order */
5956         pcp->high = high;
5957         smp_wmb();
5958
5959         pcp->batch = batch;
5960 }
5961
5962 /* a companion to pageset_set_high() */
5963 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5964 {
5965         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5966 }
5967
5968 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5969 {
5970         struct per_cpu_pages *pcp;
5971         int migratetype;
5972
5973         memset(p, 0, sizeof(*p));
5974
5975         pcp = &p->pcp;
5976         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5977                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5978 }
5979
5980 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5981 {
5982         pageset_init(p);
5983         pageset_set_batch(p, batch);
5984 }
5985
5986 /*
5987  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5988  * to the value high for the pageset p.
5989  */
5990 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5991                                 unsigned long high)
5992 {
5993         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5994         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5995                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5996
5997         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5998 }
5999
6000 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
6001                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
6002 {
6003         if (percpu_pagelist_fraction)
6004                 pageset_set_high(pcp,
6005                         (zone_managed_pages(zone) /
6006                                 percpu_pagelist_fraction));
6007         else
6008                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
6009 }
6010
6011 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
6012 {
6013         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6014
6015         pageset_init(pcp);
6016         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
6017 }
6018
6019 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
6020 {
6021         int cpu;
6022         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
6023         for_each_possible_cpu(cpu)
6024                 zone_pageset_init(zone, cpu);
6025 }
6026
6027 /*
6028  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
6029  * Before this call only boot pagesets were available.
6030  */
6031 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
6032 {
6033         struct pglist_data *pgdat;
6034         struct zone *zone;
6035
6036         for_each_populated_zone(zone)
6037                 setup_zone_pageset(zone);
6038
6039         for_each_online_pgdat(pgdat)
6040                 pgdat->per_cpu_nodestats =
6041                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
6042 }
6043
6044 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
6045 {
6046         /*
6047          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
6048          * relies on the ability of the linker to provide the
6049          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
6050          */
6051         zone->pageset = &boot_pageset;
6052
6053         if (populated_zone(zone))
6054                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
6055                         zone->name, zone->present_pages,
6056                                          zone_batchsize(zone));
6057 }
6058
6059 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
6060                                         unsigned long zone_start_pfn,
6061                                         unsigned long size)
6062 {
6063         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6064         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
6065
6066         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
6067                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
6068
6069         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6070
6071         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
6072                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
6073                         pgdat->node_id,
6074                         (unsigned long)zone_idx(zone),
6075                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
6076
6077         zone_init_free_lists(zone);
6078         zone->initialized = 1;
6079 }
6080
6081 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6082 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
6083
6084 /*
6085  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
6086  */
6087 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
6088                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
6089 {
6090         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6091         int nid;
6092
6093         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
6094                 return state->last_nid;
6095
6096         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
6097         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
6098                 state->last_start = start_pfn;
6099                 state->last_end = end_pfn;
6100                 state->last_nid = nid;
6101         }
6102
6103         return nid;
6104 }
6105 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
6106
6107 /**
6108  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
6109  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
6110  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
6111  *
6112  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
6113  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
6114  * memblock_free_early_nid() manually.
6115  */
6116 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
6117 {
6118         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6119         int i, this_nid;
6120
6121         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
6122                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
6123                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
6124
6125                 if (start_pfn < end_pfn)
6126                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
6127                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
6128                                         this_nid);
6129         }
6130 }
6131
6132 /**
6133  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
6134  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
6135  *
6136  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
6137  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
6138  */
6139 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
6140 {
6141         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6142         int i, this_nid;
6143
6144         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
6145                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
6146 }
6147
6148 /**
6149  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6150  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6151  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6152  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6153  *
6154  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6155  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6156  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6157  * PFNs will be 0.
6158  */
6159 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6160                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6161 {
6162         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6163         int i;
6164
6165         *start_pfn = -1UL;
6166         *end_pfn = 0;
6167
6168         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6169                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6170                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6171         }
6172
6173         if (*start_pfn == -1UL)
6174                 *start_pfn = 0;
6175 }
6176
6177 /*
6178  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6179  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6180  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6181  */
6182 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6183 {
6184         int zone_index;
6185         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6186                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6187                         continue;
6188
6189                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6190                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6191                         break;
6192         }
6193
6194         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6195         movable_zone = zone_index;
6196 }
6197
6198 /*
6199  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6200  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6201  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6202  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6203  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6204  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6205  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6206  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6207  */
6208 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6209                                         unsigned long zone_type,
6210                                         unsigned long node_start_pfn,
6211                                         unsigned long node_end_pfn,
6212                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6213                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6214 {
6215         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6216         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6217                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6218                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6219                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6220                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6221                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6222
6223                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6224                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6225                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6226                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6227                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6228
6229                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6230                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6231                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6232         }
6233 }
6234
6235 /*
6236  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6237  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6238  */
6239 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6240                                         unsigned long zone_type,
6241                                         unsigned long node_start_pfn,
6242                                         unsigned long node_end_pfn,
6243                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6244                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6245                                         unsigned long *ignored)
6246 {
6247         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6248         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6249                 return 0;
6250
6251         /* Get the start and end of the zone */
6252         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6253         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6254         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6255                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6256                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6257
6258         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6259         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6260                 return 0;
6261
6262         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6263         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6264         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6265
6266         /* Return the spanned pages */
6267         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6268 }
6269
6270 /*
6271  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6272  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6273  */
6274 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6275                                 unsigned long range_start_pfn,
6276                                 unsigned long range_end_pfn)
6277 {
6278         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6279         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6280         int i;
6281
6282         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6283                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6284                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6285                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6286         }
6287         return nr_absent;
6288 }
6289
6290 /**
6291  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
6292  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
6293  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
6294  *
6295  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
6296  */
6297 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
6298                                                         unsigned long end_pfn)
6299 {
6300         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
6301 }
6302
6303 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
6304 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6305                                         unsigned long zone_type,
6306                                         unsigned long node_start_pfn,
6307                                         unsigned long node_end_pfn,
6308                                         unsigned long *ignored)
6309 {
6310         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6311         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6312         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6313         unsigned long nr_absent;
6314
6315         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6316         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6317                 return 0;
6318
6319         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6320         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6321
6322         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6323                         node_start_pfn, node_end_pfn,
6324                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
6325         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6326
6327         /*
6328          * ZONE_MOVABLE handling.
6329          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
6330          * and vice versa.
6331          */
6332         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
6333                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6334                 struct memblock_region *r;
6335
6336                 for_each_memblock(memory, r) {
6337                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
6338                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6339                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
6340                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6341
6342                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
6343                             memblock_is_mirror(r))
6344                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6345
6346                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
6347                             !memblock_is_mirror(r))
6348                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6349                 }
6350         }
6351
6352         return nr_absent;
6353 }
6354
6355 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6356 static inline unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6357                                         unsigned long zone_type,
6358                                         unsigned long node_start_pfn,
6359                                         unsigned long node_end_pfn,
6360                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6361                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6362                                         unsigned long *zones_size)
6363 {
6364         unsigned int zone;
6365
6366         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
6367         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
6368                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
6369
6370         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
6371
6372         return zones_size[zone_type];
6373 }
6374
6375 static inline unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6376                                                 unsigned long zone_type,
6377                                                 unsigned long node_start_pfn,
6378                                                 unsigned long node_end_pfn,
6379                                                 unsigned long *zholes_size)
6380 {
6381         if (!zholes_size)
6382                 return 0;
6383
6384         return zholes_size[zone_type];
6385 }
6386
6387 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6388
6389 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
6390                                                 unsigned long node_start_pfn,
6391                                                 unsigned long node_end_pfn,
6392                                                 unsigned long *zones_size,
6393                                                 unsigned long *zholes_size)
6394 {
6395         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
6396         enum zone_type i;
6397
6398         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6399                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6400                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6401                 unsigned long size, real_size;
6402
6403                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6404                                                   node_start_pfn,
6405                                                   node_end_pfn,
6406                                                   &zone_start_pfn,
6407                                                   &zone_end_pfn,
6408                                                   zones_size);
6409                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6410                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
6411                                                   zholes_size);
6412                 if (size)
6413                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6414                 else
6415                         zone->zone_start_pfn = 0;
6416                 zone->spanned_pages = size;
6417                 zone->present_pages = real_size;
6418
6419                 totalpages += size;
6420                 realtotalpages += real_size;
6421         }
6422
6423         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
6424         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
6425         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
6426                                                         realtotalpages);
6427 }
6428
6429 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
6430 /*
6431  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
6432  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
6433  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6434  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6435  * bytes.
6436  */
6437 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6438 {
6439         unsigned long usemapsize;
6440
6441         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6442         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6443         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6444         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6445         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6446
6447         return usemapsize / 8;
6448 }
6449
6450 static void __ref setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6451                                 struct zone *zone,
6452                                 unsigned long zone_start_pfn,
6453                                 unsigned long zonesize)
6454 {
6455         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6456         zone->pageblock_flags = NULL;
6457         if (usemapsize) {
6458                 zone->pageblock_flags =
6459                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
6460                                             pgdat->node_id);
6461                 if (!zone->pageblock_flags)
6462                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
6463                               usemapsize, zone->name, pgdat->node_id);
6464         }
6465 }
6466 #else
6467 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6468                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6469 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6470
6471 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6472
6473 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6474 void __init set_pageblock_order(void)
6475 {
6476         unsigned int order;
6477
6478         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6479         if (pageblock_order)
6480                 return;
6481
6482         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6483                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6484         else
6485                 order = MAX_ORDER - 1;
6486
6487         /*
6488          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6489          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6490          * powerpc.
6491          */
6492         pageblock_order = order;
6493 }
6494 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6495
6496 /*
6497  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6498  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6499  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6500  * the kernel config
6501  */
6502 void __init set_pageblock_order(void)
6503 {
6504 }
6505
6506 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6507
6508 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6509                                                 unsigned long present_pages)
6510 {
6511         unsigned long pages = spanned_pages;
6512
6513         /*
6514          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6515          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6516          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6517          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6518          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6519          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6520          */
6521         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6522             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6523                 pages = present_pages;
6524
6525         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6526 }
6527
6528 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6529 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
6530 {
6531         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6532         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6533         pgdat->split_queue_len = 0;
6534 }
6535 #else
6536 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
6537 #endif
6538
6539 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6540 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
6541 {
6542         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6543 }
6544 #else
6545 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
6546 #endif
6547
6548 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
6549 {
6550         pgdat_resize_init(pgdat);
6551
6552         pgdat_init_split_queue(pgdat);
6553         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
6554
6555         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6556         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6557
6558         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6559         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6560         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6561 }
6562
6563 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
6564                                                         unsigned long remaining_pages)
6565 {
6566         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
6567         zone_set_nid(zone, nid);
6568         zone->name = zone_names[idx];
6569         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
6570         spin_lock_init(&zone->lock);
6571         zone_seqlock_init(zone);
6572         zone_pcp_init(zone);
6573 }
6574
6575 /*
6576  * Set up the zone data structures
6577  * - init pgdat internals
6578  * - init all zones belonging to this node
6579  *
6580  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
6581  */
6582 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6583 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
6584 {
6585         enum zone_type z;
6586         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6587
6588         pgdat_init_internals(pgdat);
6589         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
6590                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
6591 }
6592 #endif
6593
6594 /*
6595  * Set up the zone data structures:
6596  *   - mark all pages reserved
6597  *   - mark all memory queues empty
6598  *   - clear the memory bitmaps
6599  *
6600  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6601  * NOTE: this function is only called during early init.
6602  */
6603 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6604 {
6605         enum zone_type j;
6606         int nid = pgdat->node_id;
6607
6608         pgdat_init_internals(pgdat);
6609         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6610
6611         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6612                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6613                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
6614                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6615
6616                 size = zone->spanned_pages;
6617                 freesize = zone->present_pages;
6618
6619                 /*
6620                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6621                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6622                  * and per-cpu initialisations
6623                  */
6624                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
6625                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6626                         if (freesize >= memmap_pages) {
6627                                 freesize -= memmap_pages;
6628                                 if (memmap_pages)
6629                                         printk(KERN_DEBUG
6630                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6631                                                zone_names[j], memmap_pages);
6632                         } else
6633                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6634                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6635                 }
6636
6637                 /* Account for reserved pages */
6638                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6639                         freesize -= dma_reserve;
6640                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6641                                         zone_names[0], dma_reserve);
6642                 }
6643
6644                 if (!is_highmem_idx(j))
6645                         nr_kernel_pages += freesize;
6646                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6647                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6648                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6649                 nr_all_pages += freesize;
6650
6651                 /*
6652                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6653                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6654                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6655                  */
6656                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
6657
6658                 if (!size)
6659                         continue;
6660
6661                 set_pageblock_order();
6662                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6663                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6664                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6665         }
6666 }
6667
6668 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6669 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6670 {
6671         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6672         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6673
6674         /* Skip empty nodes */
6675         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6676                 return;
6677
6678         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6679         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6680         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6681         if (!pgdat->node_mem_map) {
6682                 unsigned long size, end;
6683                 struct page *map;
6684
6685                 /*
6686                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6687                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6688                  * for the buddy allocator to function correctly.
6689                  */
6690                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6691                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6692                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6693                 map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES,
6694                                           pgdat->node_id);
6695                 if (!map)
6696                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
6697                               size, pgdat->node_id);
6698                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6699         }
6700         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6701                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6702                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6703 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6704         /*
6705          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6706          */
6707         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6708                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6709 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6710                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6711                         mem_map -= offset;
6712 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6713         }
6714 #endif
6715 }
6716 #else
6717 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6718 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6719
6720 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
6721 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
6722 {
6723         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
6724 }
6725 #else
6726 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
6727 #endif
6728
6729 void __init free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6730                                    unsigned long node_start_pfn,
6731                                    unsigned long *zholes_size)
6732 {
6733         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6734         unsigned long start_pfn = 0;
6735         unsigned long end_pfn = 0;
6736
6737         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6738         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6739
6740         pgdat->node_id = nid;
6741         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6742         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6743 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6744         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6745         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6746                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6747                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6748 #else
6749         start_pfn = node_start_pfn;
6750 #endif
6751         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6752                                   zones_size, zholes_size);
6753
6754         alloc_node_mem_map(pgdat);
6755         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
6756
6757         free_area_init_core(pgdat);
6758 }
6759
6760 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6761 /*
6762  * Zero all valid struct pages in range [spfn, epfn), return number of struct
6763  * pages zeroed
6764  */
6765 static u64 zero_pfn_range(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
6766 {
6767         unsigned long pfn;
6768         u64 pgcnt = 0;
6769
6770         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6771                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6772                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6773                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6774                         continue;
6775                 }
6776                 mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6777                 pgcnt++;
6778         }
6779
6780         return pgcnt;
6781 }
6782
6783 /*
6784  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6785  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6786  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6787  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6788  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6789  *
6790  * This function also addresses a similar issue where struct pages are left
6791  * uninitialized because the physical address range is not covered by
6792  * memblock.memory or memblock.reserved. That could happen when memblock
6793  * layout is manually configured via memmap=.
6794  */
6795 void __init zero_resv_unavail(void)
6796 {
6797         phys_addr_t start, end;
6798         u64 i, pgcnt;
6799         phys_addr_t next = 0;
6800
6801         /*
6802          * Loop through unavailable ranges not covered by memblock.memory.
6803          */
6804         pgcnt = 0;
6805         for_each_mem_range(i, &memblock.memory, NULL,
6806                         NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end, NULL) {
6807                 if (next < start)
6808                         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), PFN_UP(start));
6809                 next = end;
6810         }
6811         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), max_pfn);
6812
6813         /*
6814          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6815          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6816          */
6817         if (pgcnt)
6818                 pr_info("Zeroed struct page in unavailable ranges: %lld pages", pgcnt);
6819 }
6820 #endif /* !CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6821
6822 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6823
6824 #if MAX_NUMNODES > 1
6825 /*
6826  * Figure out the number of possible node ids.
6827  */
6828 void __init setup_nr_node_ids(void)
6829 {
6830         unsigned int highest;
6831
6832         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6833         nr_node_ids = highest + 1;
6834 }
6835 #endif
6836
6837 /**
6838  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6839  *
6840  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6841  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6842  * all the nodes.
6843  *
6844  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6845  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6846  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6847  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6848  *
6849  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6850  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6851  * populated node map.
6852  *
6853  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6854  * requirement (single node).
6855  */
6856 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6857 {
6858         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6859         unsigned long start, end, mask;
6860         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
6861         int i, nid;
6862
6863         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6864                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6865                         last_nid = nid;
6866                         last_end = end;
6867                         continue;
6868                 }
6869
6870                 /*
6871                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6872                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6873                  * too coarse to separate the current node from the last.
6874                  */
6875                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6876                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6877                         mask <<= 1;
6878
6879                 /* accumulate all internode masks */
6880                 accl_mask |= mask;
6881         }
6882
6883         /* convert mask to number of pages */
6884         return ~accl_mask + 1;
6885 }
6886
6887 /* Find the lowest pfn for a node */
6888 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6889 {
6890         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6891         unsigned long start_pfn;
6892         int i;
6893
6894         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6895                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6896
6897         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6898                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6899                 return 0;
6900         }
6901
6902         return min_pfn;
6903 }
6904
6905 /**
6906  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6907  *
6908  * Return: the minimum PFN based on information provided via
6909  * memblock_set_node().
6910  */
6911 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6912 {
6913         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6914 }
6915
6916 /*
6917  * early_calculate_totalpages()
6918  * Sum pages in active regions for movable zone.
6919  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6920  */
6921 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6922 {
6923         unsigned long totalpages = 0;
6924         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6925         int i, nid;
6926
6927         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6928                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6929
6930                 totalpages += pages;
6931                 if (pages)
6932                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6933         }
6934         return totalpages;
6935 }
6936
6937 /*
6938  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6939  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6940  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6941  * others
6942  */
6943 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6944 {
6945         int i, nid;
6946         unsigned long usable_startpfn;
6947         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6948         /* save the state before borrow the nodemask */
6949         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6950         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6951         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6952         struct memblock_region *r;
6953
6954         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6955         find_usable_zone_for_movable();
6956
6957         /*
6958          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6959          * options.
6960          */
6961         if (movable_node_is_enabled()) {
6962                 for_each_memblock(memory, r) {
6963                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6964                                 continue;
6965
6966                         nid = r->nid;
6967
6968                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6969                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6970                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6971                                 usable_startpfn;
6972                 }
6973
6974                 goto out2;
6975         }
6976
6977         /*
6978          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6979          */
6980         if (mirrored_kernelcore) {
6981                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6982
6983                 for_each_memblock(memory, r) {
6984                         if (memblock_is_mirror(r))
6985                                 continue;
6986
6987                         nid = r->nid;
6988
6989                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6990
6991                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6992                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6993                                 continue;
6994                         }
6995
6996                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6997                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6998                                 usable_startpfn;
6999                 }
7000
7001                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7002                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
7003
7004                 goto out2;
7005         }
7006
7007         /*
7008          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7009          * amount of necessary memory.
7010          */
7011         if (required_kernelcore_percent)
7012                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7013                                        10000UL;
7014         if (required_movablecore_percent)
7015                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7016                                         10000UL;
7017
7018         /*
7019          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7020          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7021          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7022          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7023          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7024          * what movablecore would have allowed.
7025          */
7026         if (required_movablecore) {
7027                 unsigned long corepages;
7028
7029                 /*
7030                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7031                  * was requested by the user
7032                  */
7033                 required_movablecore =
7034                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7035                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7036                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7037
7038                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7039         }
7040
7041         /*
7042          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7043          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7044          */
7045         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7046                 goto out;
7047
7048         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7049         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7050
7051 restart:
7052         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7053         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7054         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7055                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7056
7057                 /*
7058                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7059                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7060                  * amount of memory for the kernel
7061                  */
7062                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7063                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7064
7065                 /*
7066                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7067                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7068                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7069                  */
7070                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7071
7072                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7073                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7074                         unsigned long size_pages;
7075
7076                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7077                         if (start_pfn >= end_pfn)
7078                                 continue;
7079
7080                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7081                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7082                                 unsigned long kernel_pages;
7083                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7084                                                                 - start_pfn;
7085
7086                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7087                                                         kernelcore_remaining);
7088                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7089                                                         required_kernelcore);
7090
7091                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7092                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7093
7094                                         /*
7095                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7096                                          * that if we have to rebalance
7097                                          * kernelcore across nodes, we will
7098                                          * not double account here
7099                                          */
7100                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7101                                         continue;
7102                                 }
7103                                 start_pfn = usable_startpfn;
7104                         }
7105
7106                         /*
7107                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7108                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7109                          * number of pages used as kernelcore
7110                          */
7111                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7112                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7113                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7114                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7115
7116                         /*
7117                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7118                          * break if the kernelcore for this node has been
7119                          * satisfied
7120                          */
7121                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7122                                                                 size_pages);
7123                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7124                         if (!kernelcore_remaining)
7125                                 break;
7126                 }
7127         }
7128
7129         /*
7130          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7131          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7132          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7133          * satisfied
7134          */
7135         usable_nodes--;
7136         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7137                 goto restart;
7138
7139 out2:
7140         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7141         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7142                 zone_movable_pfn[nid] =
7143                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7144
7145 out:
7146         /* restore the node_state */
7147         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7148 }
7149
7150 /* Any regular or high memory on that node ? */
7151 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7152 {
7153         enum zone_type zone_type;
7154
7155         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7156                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7157                 if (populated_zone(zone)) {
7158                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7159                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7160                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7161                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7162                         break;
7163                 }
7164         }
7165 }
7166
7167 /**
7168  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
7169  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7170  *
7171  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7172  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7173  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7174  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7175  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7176  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7177  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7178  * at arch_max_dma_pfn.
7179  */
7180 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
7181 {
7182         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7183         int i, nid;
7184
7185         /* Record where the zone boundaries are */
7186         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7187                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7188         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7189                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7190
7191         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7192
7193         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7194                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7195                         continue;
7196
7197                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
7198                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
7199                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
7200
7201                 start_pfn = end_pfn;
7202         }
7203
7204         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7205         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7206         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7207
7208         /* Print out the zone ranges */
7209         pr_info("Zone ranges:\n");
7210         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7211                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7212                         continue;
7213                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7214                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7215                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7216                         pr_cont("empty\n");
7217                 else
7218                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7219                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7220                                         << PAGE_SHIFT,
7221                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7222                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7223         }
7224
7225         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7226         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7227         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7228                 if (zone_movable_pfn[i])
7229                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7230                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7231         }
7232
7233         /* Print out the early node map */
7234         pr_info("Early memory node ranges\n");
7235         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
7236                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7237                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7238                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7239
7240         /* Initialise every node */
7241         mminit_verify_pageflags_layout();
7242         setup_nr_node_ids();
7243         zero_resv_unavail();
7244         for_each_online_node(nid) {
7245                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7246                 free_area_init_node(nid, NULL,
7247                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
7248
7249                 /* Any memory on that node */
7250                 if (pgdat->node_present_pages)
7251                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7252                 check_for_memory(pgdat, nid);
7253         }
7254 }
7255
7256 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7257                                      unsigned long *percent)
7258 {
7259         unsigned long long coremem;
7260         char *endptr;
7261
7262         if (!p)
7263                 return -EINVAL;
7264
7265         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7266         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7267         if (*endptr == '%') {
7268                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7269                 WARN_ON(coremem > 100);
7270
7271                 *percent = coremem;
7272         } else {
7273                 coremem = memparse(p, &p);
7274                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7275                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7276
7277                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7278                 *percent = 0UL;
7279         }
7280         return 0;
7281 }
7282
7283 /*
7284  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7285  * cannot be reclaimed or migrated.
7286  */
7287 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7288 {
7289         /* parse kernelcore=mirror */
7290         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7291                 mirrored_kernelcore = true;
7292                 return 0;
7293         }
7294
7295         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7296                                   &required_kernelcore_percent);
7297 }
7298
7299 /*
7300  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7301  * can be reclaimed or migrated.
7302  */
7303 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7304 {
7305         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7306                                   &required_movablecore_percent);
7307 }
7308
7309 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7310 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7311
7312 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
7313
7314 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7315 {
7316         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7317         totalram_pages_add(count);
7318 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7319         if (PageHighMem(page))
7320                 totalhigh_pages_add(count);
7321 #endif
7322 }
7323 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7324
7325 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7326 {
7327         void *pos;
7328         unsigned long pages = 0;
7329
7330         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7331         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7332         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7333                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7334                 void *direct_map_addr;
7335
7336                 /*
7337                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7338                  * because some architectures' virt_to_page()
7339                  * work with aliases.  Getting the direct map
7340                  * address ensures that we get a _writeable_
7341                  * alias for the memset().
7342                  */
7343                 direct_map_addr = page_address(page);
7344                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7345                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7346
7347                 free_reserved_page(page);
7348         }
7349
7350         if (pages && s)
7351                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7352                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7353
7354         return pages;
7355 }
7356
7357 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7358 void free_highmem_page(struct page *page)
7359 {
7360         __free_reserved_page(page);
7361         totalram_pages_inc();
7362         atomic_long_inc(&page_zone(page)->managed_pages);
7363         totalhigh_pages_inc();
7364 }
7365 #endif
7366
7367
7368 void __init mem_init_print_info(const char *str)
7369 {
7370         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7371         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7372
7373         physpages = get_num_physpages();
7374         codesize = _etext - _stext;
7375         datasize = _edata - _sdata;
7376         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7377         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7378         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7379         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7380
7381         /*
7382          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7383          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7384          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7385          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7386          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7387          */
7388 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7389         do { \
7390                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7391                         size -= adj; \
7392         } while (0)
7393
7394         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7395                      _sinittext, init_code_size);
7396         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7397         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7398         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7399         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
7400
7401 #undef  adj_init_size
7402
7403         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
7404 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7405                 ", %luK highmem"
7406 #endif
7407                 "%s%s)\n",
7408                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7409                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
7410                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
7411                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
7412                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
7413                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
7414 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7415                 totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7416 #endif
7417                 str ? ", " : "", str ? str : "");
7418 }
7419
7420 /**
7421  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
7422  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
7423  *
7424  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
7425  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
7426  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
7427  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
7428  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
7429  * smaller per-cpu batchsize.
7430  */
7431 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
7432 {
7433         dma_reserve = new_dma_reserve;
7434 }
7435
7436 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
7437 {
7438         zero_resv_unavail();
7439         free_area_init_node(0, zones_size,
7440                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
7441 }
7442
7443 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
7444 {
7445
7446         lru_add_drain_cpu(cpu);
7447         drain_pages(cpu);
7448
7449         /*
7450          * Spill the event counters of the dead processor
7451          * into the current processors event counters.
7452          * This artificially elevates the count of the current
7453          * processor.
7454          */
7455         vm_events_fold_cpu(cpu);
7456
7457         /*
7458          * Zero the differential counters of the dead processor
7459          * so that the vm statistics are consistent.
7460          *
7461          * This is only okay since the processor is dead and cannot
7462          * race with what we are doing.
7463          */
7464         cpu_vm_stats_fold(cpu);
7465         return 0;
7466 }
7467
7468 void __init page_alloc_init(void)
7469 {
7470         int ret;
7471
7472         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
7473                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
7474                                         page_alloc_cpu_dead);
7475         WARN_ON(ret < 0);
7476 }
7477
7478 /*
7479  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
7480  *      or min_free_kbytes changes.
7481  */
7482 static void calculate_totalreserve_pages(void)
7483 {
7484         struct pglist_data *pgdat;
7485         unsigned long reserve_pages = 0;
7486         enum zone_type i, j;
7487
7488         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7489
7490                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
7491
7492                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7493                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7494                         long max = 0;
7495                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7496
7497                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
7498                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7499                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
7500                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
7501                         }
7502
7503                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
7504                         max += high_wmark_pages(zone);
7505
7506                         if (max > managed_pages)
7507                                 max = managed_pages;
7508
7509                         pgdat->totalreserve_pages += max;
7510
7511                         reserve_pages += max;
7512                 }
7513         }
7514         totalreserve_pages = reserve_pages;
7515 }
7516
7517 /*
7518  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
7519  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
7520  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
7521  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
7522  */
7523 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
7524 {
7525         struct pglist_data *pgdat;
7526         enum zone_type j, idx;
7527
7528         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7529                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7530                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7531                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7532
7533                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7534
7535                         idx = j;
7536                         while (idx) {
7537                                 struct zone *lower_zone;
7538
7539                                 idx--;
7540                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
7541
7542                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1) {
7543                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 0;
7544                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7545                                 } else {
7546                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] =
7547                                                 managed_pages / sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
7548                                 }
7549                                 managed_pages += zone_managed_pages(lower_zone);
7550                         }
7551                 }
7552         }
7553
7554         /* update totalreserve_pages */
7555         calculate_totalreserve_pages();
7556 }
7557
7558 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7559 {
7560         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7561         unsigned long lowmem_pages = 0;
7562         struct zone *zone;
7563         unsigned long flags;
7564
7565         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7566         for_each_zone(zone) {
7567                 if (!is_highmem(zone))
7568                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
7569         }
7570
7571         for_each_zone(zone) {
7572                 u64 tmp;
7573
7574                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7575                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
7576                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7577                 if (is_highmem(zone)) {
7578                         /*
7579                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7580                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7581                          * value here.
7582                          *
7583                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7584                          * deltas control async page reclaim, and so should
7585                          * not be capped for highmem.
7586                          */
7587                         unsigned long min_pages;
7588
7589                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
7590                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7591                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7592                 } else {
7593                         /*
7594                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7595                          * proportionate to the zone's size.
7596                          */
7597                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7598                 }
7599
7600                 /*
7601                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7602                  * scale factor in proportion to available memory, but
7603                  * ensure a minimum size on small systems.
7604                  */
7605                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7606                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
7607                                       watermark_scale_factor, 10000));
7608
7609                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7610                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7611                 zone->watermark_boost = 0;
7612
7613                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7614         }
7615
7616         /* update totalreserve_pages */
7617         calculate_totalreserve_pages();
7618 }
7619
7620 /**
7621  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7622  * or when memory is hot-{added|removed}
7623  *
7624  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7625  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7626  */
7627 void setup_per_zone_wmarks(void)
7628 {
7629         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7630
7631         spin_lock(&lock);
7632         __setup_per_zone_wmarks();
7633         spin_unlock(&lock);
7634 }
7635
7636 /*
7637  * Initialise min_free_kbytes.
7638  *
7639  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7640  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7641  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7642  *
7643  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7644  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7645  *
7646  * which yields
7647  *
7648  * 16MB:        512k
7649  * 32MB:        724k
7650  * 64MB:        1024k
7651  * 128MB:       1448k
7652  * 256MB:       2048k
7653  * 512MB:       2896k
7654  * 1024MB:      4096k
7655  * 2048MB:      5792k
7656  * 4096MB:      8192k
7657  * 8192MB:      11584k
7658  * 16384MB:     16384k
7659  */
7660 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7661 {
7662         unsigned long lowmem_kbytes;
7663         int new_min_free_kbytes;
7664
7665         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7666         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7667
7668         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7669                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7670                 if (min_free_kbytes < 128)
7671                         min_free_kbytes = 128;
7672                 if (min_free_kbytes > 65536)
7673                         min_free_kbytes = 65536;
7674         } else {
7675                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7676                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7677         }
7678         setup_per_zone_wmarks();
7679         refresh_zone_stat_thresholds();
7680         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7681
7682 #ifdef CONFIG_NUMA
7683         setup_min_unmapped_ratio();
7684         setup_min_slab_ratio();
7685 #endif
7686
7687         return 0;
7688 }
7689 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7690
7691 /*
7692  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7693  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7694  *      changes.
7695  */
7696 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7697         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7698 {
7699         int rc;
7700
7701         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7702         if (rc)
7703                 return rc;
7704
7705         if (write) {
7706                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7707                 setup_per_zone_wmarks();
7708         }
7709         return 0;
7710 }
7711
7712 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7713         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7714 {
7715         int rc;
7716
7717         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7718         if (rc)
7719                 return rc;
7720
7721         return 0;
7722 }
7723
7724 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7725         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7726 {
7727         int rc;
7728
7729         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7730         if (rc)
7731                 return rc;
7732
7733         if (write)
7734                 setup_per_zone_wmarks();
7735
7736         return 0;
7737 }
7738
7739 #ifdef CONFIG_NUMA
7740 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7741 {
7742         pg_data_t *pgdat;
7743         struct zone *zone;
7744
7745         for_each_online_pgdat(pgdat)
7746                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7747
7748         for_each_zone(zone)
7749                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7750                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7751 }
7752
7753
7754 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7755         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7756 {
7757         int rc;
7758
7759         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7760         if (rc)
7761                 return rc;
7762
7763         setup_min_unmapped_ratio();
7764
7765         return 0;
7766 }
7767
7768 static void setup_min_slab_ratio(void)
7769 {
7770         pg_data_t *pgdat;
7771         struct zone *zone;
7772
7773         for_each_online_pgdat(pgdat)
7774                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7775
7776         for_each_zone(zone)
7777                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7778                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7779 }
7780
7781 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7782         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7783 {
7784         int rc;
7785
7786         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7787         if (rc)
7788                 return rc;
7789
7790         setup_min_slab_ratio();
7791
7792         return 0;
7793 }
7794 #endif
7795
7796 /*
7797  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7798  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7799  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7800  *
7801  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7802  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7803  * if in function of the boot time zone sizes.
7804  */
7805 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7806         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7807 {
7808         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7809         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7810         return 0;
7811 }
7812
7813 /*
7814  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7815  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7816  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7817  */
7818 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7819         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7820 {
7821         struct zone *zone;
7822         int old_percpu_pagelist_fraction;
7823         int ret;
7824
7825         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7826         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7827
7828         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7829         if (!write || ret < 0)
7830                 goto out;
7831
7832         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7833         if (percpu_pagelist_fraction &&
7834             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7835                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7836                 ret = -EINVAL;
7837                 goto out;
7838         }
7839
7840         /* No change? */
7841         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7842                 goto out;
7843
7844         for_each_populated_zone(zone) {
7845                 unsigned int cpu;
7846
7847                 for_each_possible_cpu(cpu)
7848                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7849                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7850         }
7851 out:
7852         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7853         return ret;
7854 }
7855
7856 #ifdef CONFIG_NUMA
7857 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7858
7859 static int __init set_hashdist(char *str)
7860 {
7861         if (!str)
7862                 return 0;
7863         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7864         return 1;
7865 }
7866 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7867 #endif
7868
7869 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7870 /*
7871  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7872  * is not known to alloc_large_system_hash().
7873  */
7874 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7875 {
7876         return 0;
7877 }
7878 #endif
7879
7880 /*
7881  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7882  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7883  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7884  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7885  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7886  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7887  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7888  */
7889 #if __BITS_PER_LONG > 32
7890 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7891 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7892 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7893 #endif
7894
7895 /*
7896  * allocate a large system hash table from bootmem
7897  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7898  *   quantity of entries
7899  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7900  */
7901 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7902                                      unsigned long bucketsize,
7903                                      unsigned long numentries,
7904                                      int scale,
7905                                      int flags,
7906                                      unsigned int *_hash_shift,
7907                                      unsigned int *_hash_mask,
7908                                      unsigned long low_limit,
7909                                      unsigned long high_limit)
7910 {
7911         unsigned long long max = high_limit;
7912         unsigned long log2qty, size;
7913         void *table = NULL;
7914         gfp_t gfp_flags;
7915
7916         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7917         if (!numentries) {
7918                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7919                 numentries = nr_kernel_pages;
7920                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7921
7922                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7923                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7924                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7925
7926 #if __BITS_PER_LONG > 32
7927                 if (!high_limit) {
7928                         unsigned long adapt;
7929
7930                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7931                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7932                                 scale++;
7933                 }
7934 #endif
7935
7936                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7937                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7938                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7939                 else
7940                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7941
7942                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7943                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7944                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7945                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7946                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7947                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7948                                 BUG_ON(!numentries);
7949                         }
7950                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7951                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7952         }
7953         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7954
7955         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7956         if (max == 0) {
7957                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7958                 do_div(max, bucketsize);
7959         }
7960         max = min(max, 0x80000000ULL);
7961
7962         if (numentries < low_limit)
7963                 numentries = low_limit;
7964         if (numentries > max)
7965                 numentries = max;
7966
7967         log2qty = ilog2(numentries);
7968
7969         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7970         do {
7971                 size = bucketsize << log2qty;
7972                 if (flags & HASH_EARLY) {
7973                         if (flags & HASH_ZERO)
7974                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
7975                         else
7976                                 table = memblock_alloc_raw(size,
7977                                                            SMP_CACHE_BYTES);
7978                 } else if (hashdist) {
7979                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7980                 } else {
7981                         /*
7982                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7983                          * some pages at the end of hash table which
7984                          * alloc_pages_exact() automatically does
7985                          */
7986                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7987                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7988                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7989                         }
7990                 }
7991         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7992
7993         if (!table)
7994                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7995
7996         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7997                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7998
7999         if (_hash_shift)
8000                 *_hash_shift = log2qty;
8001         if (_hash_mask)
8002                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8003
8004         return table;
8005 }
8006
8007 /*
8008  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8009  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
8010  *
8011  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8012  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8013  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8014  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8015  */
8016 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
8017                          int migratetype, int flags)
8018 {
8019         unsigned long found;
8020         unsigned long iter = 0;
8021         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8022         const char *reason = "unmovable page";
8023
8024         /*
8025          * TODO we could make this much more efficient by not checking every
8026          * page in the range if we know all of them are in MOVABLE_ZONE and
8027          * that the movable zone guarantees that pages are migratable but
8028          * the later is not the case right now unfortunatelly. E.g. movablecore
8029          * can still lead to having bootmem allocations in zone_movable.
8030          */
8031
8032         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8033                 /*
8034                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8035                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8036                  * so consider them movable here.
8037                  */
8038                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8039                         return false;
8040
8041                 reason = "CMA page";
8042                 goto unmovable;
8043         }
8044
8045         for (found = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
8046                 unsigned long check = pfn + iter;
8047
8048                 if (!pfn_valid_within(check))
8049                         continue;
8050
8051                 page = pfn_to_page(check);
8052
8053                 if (PageReserved(page))
8054                         goto unmovable;
8055
8056                 /*
8057                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8058                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8059                  * is movable.
8060                  */
8061                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8062                         continue;
8063
8064                 /*
8065                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8066                  * We need not scan over tail pages because we don't
8067                  * handle each tail page individually in migration.
8068                  */
8069                 if (PageHuge(page)) {
8070                         struct page *head = compound_head(page);
8071                         unsigned int skip_pages;
8072
8073                         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8074                                 goto unmovable;
8075
8076                         skip_pages = (1 << compound_order(head)) - (page - head);
8077                         iter += skip_pages - 1;
8078                         continue;
8079                 }
8080
8081                 /*
8082                  * We can't use page_count without pin a page
8083                  * because another CPU can free compound page.
8084                  * This check already skips compound tails of THP
8085                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8086                  */
8087                 if (!page_ref_count(page)) {
8088                         if (PageBuddy(page))
8089                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
8090                         continue;
8091                 }
8092
8093                 /*
8094                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8095                  * page_count() is not 0.
8096                  */
8097                 if ((flags & SKIP_HWPOISON) && PageHWPoison(page))
8098                         continue;
8099
8100                 if (__PageMovable(page))
8101                         continue;
8102
8103                 if (!PageLRU(page))
8104                         found++;
8105                 /*
8106                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8107                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8108                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8109                  */
8110                 /*
8111                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
8112                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
8113                  *
8114                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
8115                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
8116                  * page at boot.
8117                  */
8118                 if (found > count)
8119                         goto unmovable;
8120         }
8121         return false;
8122 unmovable:
8123         WARN_ON_ONCE(zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE);
8124         if (flags & REPORT_FAILURE)
8125                 dump_page(pfn_to_page(pfn + iter), reason);
8126         return true;
8127 }
8128
8129 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
8130
8131 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8132 {
8133         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8134                              pageblock_nr_pages) - 1);
8135 }
8136
8137 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8138 {
8139         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8140                                 pageblock_nr_pages));
8141 }
8142
8143 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8144 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8145                                         unsigned long start, unsigned long end)
8146 {
8147         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8148         unsigned long nr_reclaimed;
8149         unsigned long pfn = start;
8150         unsigned int tries = 0;
8151         int ret = 0;
8152
8153         migrate_prep();
8154
8155         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8156                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8157                         ret = -EINTR;
8158                         break;
8159                 }
8160
8161                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8162                         cc->nr_migratepages = 0;
8163                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8164                         if (!pfn) {
8165                                 ret = -EINTR;
8166                                 break;
8167                         }
8168                         tries = 0;
8169                 } else if (++tries == 5) {
8170                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
8171                         break;
8172                 }
8173
8174                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8175                                                         &cc->migratepages);
8176                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8177
8178                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
8179                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8180         }
8181         if (ret < 0) {
8182                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8183                 return ret;
8184         }
8185         return 0;
8186 }
8187
8188 /**
8189  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8190  * @start:      start PFN to allocate
8191  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8192  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
8193  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8194  *                      in range must have the same migratetype and it must
8195  *                      be either of the two.
8196  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8197  *
8198  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8199  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8200  *
8201  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8202  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8203  * be modified by others.
8204  *
8205  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
8206  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8207  * need to be freed with free_contig_range().
8208  */
8209 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8210                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8211 {
8212         unsigned long outer_start, outer_end;
8213         unsigned int order;
8214         int ret = 0;
8215
8216         struct compact_control cc = {
8217                 .nr_migratepages = 0,
8218                 .order = -1,
8219                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8220                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8221                 .ignore_skip_hint = true,
8222                 .no_set_skip_hint = true,
8223                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8224         };
8225         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8226
8227         /*
8228          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8229          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8230          * have different sizes, and due to the way page allocator
8231          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8232          * that page allocator won't try to merge buddies from
8233          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8234          * other migration type.
8235          *
8236          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8237          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8238          * we are interested in).  This will put all the pages in
8239          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8240          *
8241          * When this is done, we take the pages in range from page
8242          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8243          * page allocator will never consider using them.
8244          *
8245          * This lets us mark the pageblocks back as
8246          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8247          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8248          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8249          */
8250
8251         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8252                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8253         if (ret < 0)
8254                 return ret;
8255
8256         /*
8257          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8258          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8259          * which will report the busy page.
8260          *
8261          * It is possible that busy pages could become available before
8262          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8263          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8264          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8265          */
8266         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8267         if (ret && ret != -EBUSY)
8268                 goto done;
8269         ret =0;
8270
8271         /*
8272          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8273          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8274          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8275          * What we are going to do is to allocate all pages from
8276          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8277          *
8278          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8279          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8280          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8281          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8282          * once this is done free the pages we are not interested in.
8283          *
8284          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8285          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8286          */
8287
8288         lru_add_drain_all();
8289
8290         order = 0;
8291         outer_start = start;
8292         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8293                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8294                         outer_start = start;
8295                         break;
8296                 }
8297                 outer_start &= ~0UL << order;
8298         }
8299
8300         if (outer_start != start) {
8301                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
8302
8303                 /*
8304                  * outer_start page could be small order buddy page and
8305                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8306                  * in this case to report failed page properly
8307                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8308                  */
8309                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8310                         outer_start = start;
8311         }
8312
8313         /* Make sure the range is really isolated. */
8314         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
8315                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
8316                         __func__, outer_start, end);
8317                 ret = -EBUSY;
8318                 goto done;
8319         }
8320
8321         /* Grab isolated pages from freelists. */
8322         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8323         if (!outer_end) {
8324                 ret = -EBUSY;
8325                 goto done;
8326         }
8327
8328         /* Free head and tail (if any) */
8329         if (start != outer_start)
8330                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8331         if (end != outer_end)
8332                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8333
8334 done:
8335         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8336                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8337         return ret;
8338 }
8339
8340 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
8341 {
8342         unsigned int count = 0;
8343
8344         for (; nr_pages--; pfn++) {
8345                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
8346
8347                 count += page_count(page) != 1;
8348                 __free_page(page);
8349         }
8350         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
8351 }
8352 #endif
8353
8354 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
8355 /*
8356  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
8357  * page high values need to be recalulated.
8358  */
8359 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
8360 {
8361         unsigned cpu;
8362         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8363         for_each_possible_cpu(cpu)
8364                 pageset_set_high_and_batch(zone,
8365                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
8366         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8367 }
8368 #endif
8369
8370 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
8371 {
8372         unsigned long flags;
8373         int cpu;
8374         struct per_cpu_pageset *pset;
8375
8376         /* avoid races with drain_pages()  */
8377         local_irq_save(flags);
8378         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
8379                 for_each_online_cpu(cpu) {
8380                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
8381                         drain_zonestat(zone, pset);
8382                 }
8383                 free_percpu(zone->pageset);
8384                 zone->pageset = &boot_pageset;
8385         }
8386         local_irq_restore(flags);
8387 }
8388
8389 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
8390 /*
8391  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
8392  * before calling this.
8393  */
8394 void
8395 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
8396 {
8397         struct page *page;
8398         struct zone *zone;
8399         unsigned int order, i;
8400         unsigned long pfn;
8401         unsigned long flags;
8402         /* find the first valid pfn */
8403         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
8404                 if (pfn_valid(pfn))
8405                         break;
8406         if (pfn == end_pfn)
8407                 return;
8408         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
8409         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
8410         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8411         pfn = start_pfn;
8412         while (pfn < end_pfn) {
8413                 if (!pfn_valid(pfn)) {
8414                         pfn++;
8415                         continue;
8416                 }
8417                 page = pfn_to_page(pfn);
8418                 /*
8419                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8420                  * page_count() is not 0.
8421                  */
8422                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
8423                         pfn++;
8424                         SetPageReserved(page);
8425                         continue;
8426                 }
8427
8428                 BUG_ON(page_count(page));
8429                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
8430                 order = page_order(page);
8431 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
8432                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
8433                         pfn, 1 << order, end_pfn);
8434 #endif
8435                 list_del(&page->lru);
8436                 rmv_page_order(page);
8437                 zone->free_area[order].nr_free--;
8438                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
8439                         SetPageReserved((page+i));
8440                 pfn += (1 << order);
8441         }
8442         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8443 }
8444 #endif
8445
8446 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
8447 {
8448         struct zone *zone = page_zone(page);
8449         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8450         unsigned long flags;
8451         unsigned int order;
8452
8453         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8454         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8455                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8456
8457                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
8458                         break;
8459         }
8460         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8461
8462         return order < MAX_ORDER;
8463 }
8464
8465 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
8466 /*
8467  * Set PG_hwpoison flag if a given page is confirmed to be a free page.  This
8468  * test is performed under the zone lock to prevent a race against page
8469  * allocation.
8470  */
8471 bool set_hwpoison_free_buddy_page(struct page *page)
8472 {
8473         struct zone *zone = page_zone(page);
8474         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8475         unsigned long flags;
8476         unsigned int order;
8477         bool hwpoisoned = false;
8478
8479         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8480         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8481                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8482
8483                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order) {
8484                         if (!TestSetPageHWPoison(page))
8485                                 hwpoisoned = true;
8486                         break;
8487                 }
8488         }
8489         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8490
8491         return hwpoisoned;
8492 }
8493 #endif