]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm, page_alloc: simplify list handling in rmqueue_bulk()
[linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/sched/mm.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67 #include <linux/ftrace.h>
68 #include <linux/lockdep.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70
71 #include <asm/sections.h>
72 #include <asm/tlbflush.h>
73 #include <asm/div64.h>
74 #include "internal.h"
75
76 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
77 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
78 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
79
80 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
81 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
82 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
83 #endif
84
85 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
86 /*
87  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
88  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
89  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
90  * defined in <linux/topology.h>.
91  */
92 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
93 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
94 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
95 #endif
96
97 /* work_structs for global per-cpu drains */
98 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
99 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
100
101 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
102 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
103 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
104 #endif
105
106 /*
107  * Array of node states.
108  */
109 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
110         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
111         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
112 #ifndef CONFIG_NUMA
113         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
114 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
115         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
116 #endif
117         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
119 #endif  /* NUMA */
120 };
121 EXPORT_SYMBOL(node_states);
122
123 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
124 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
125
126 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
127 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
128 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
129
130 int percpu_pagelist_fraction;
131 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
132
133 /*
134  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
135  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
136  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
137  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
138  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
139  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
140  */
141 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
142 {
143         return page->index;
144 }
145
146 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
147 {
148         page->index = migratetype;
149 }
150
151 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
152 /*
153  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
154  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
155  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
156  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
157  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
158  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
159  */
160
161 static gfp_t saved_gfp_mask;
162
163 void pm_restore_gfp_mask(void)
164 {
165         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
166         if (saved_gfp_mask) {
167                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
168                 saved_gfp_mask = 0;
169         }
170 }
171
172 void pm_restrict_gfp_mask(void)
173 {
174         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
175         WARN_ON(saved_gfp_mask);
176         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
177         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
178 }
179
180 bool pm_suspended_storage(void)
181 {
182         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
183                 return false;
184         return true;
185 }
186 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
187
188 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
189 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
190 #endif
191
192 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
193
194 /*
195  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
196  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
197  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
198  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
199  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
200  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
201  *
202  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
203  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
204  */
205 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
206 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
207          256,
208 #endif
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
210          256,
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
213          32,
214 #endif
215          32,
216 };
217
218 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
219
220 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
222          "DMA",
223 #endif
224 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
225          "DMA32",
226 #endif
227          "Normal",
228 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
229          "HighMem",
230 #endif
231          "Movable",
232 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
233          "Device",
234 #endif
235 };
236
237 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
238         "Unmovable",
239         "Movable",
240         "Reclaimable",
241         "HighAtomic",
242 #ifdef CONFIG_CMA
243         "CMA",
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
246         "Isolate",
247 #endif
248 };
249
250 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
251         NULL,
252         free_compound_page,
253 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
254         free_huge_page,
255 #endif
256 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
257         free_transhuge_page,
258 #endif
259 };
260
261 int min_free_kbytes = 1024;
262 int user_min_free_kbytes = -1;
263 int watermark_scale_factor = 10;
264
265 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
266 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
267 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
268
269 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
270 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
272 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
273 static unsigned long __initdata required_movablecore;
274 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
275 static bool mirrored_kernelcore;
276
277 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
278 int movable_zone;
279 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
280 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
281
282 #if MAX_NUMNODES > 1
283 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
284 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
285 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
286 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
287 #endif
288
289 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
290
291 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
292 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
293 {
294         unsigned long max_initialise;
295         unsigned long reserved_lowmem;
296
297         /*
298          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
299          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
300          */
301         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
302                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
303
304         /*
305          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
306          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
307          * memory to boot.
308          */
309         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
310                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
311         max_initialise += reserved_lowmem;
312
313         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
314         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
315 }
316
317 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
318 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
319 {
320         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
321
322         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
323                 return true;
324
325         return false;
326 }
327
328 /*
329  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
330  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
331  */
332 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
333                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
334                                 unsigned long *nr_initialised)
335 {
336         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
337         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
338                 return true;
339         (*nr_initialised)++;
340         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
341             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
342                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
343                 return false;
344         }
345
346         return true;
347 }
348 #else
349 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
350 {
351 }
352
353 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
354 {
355         return false;
356 }
357
358 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
359                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
360                                 unsigned long *nr_initialised)
361 {
362         return true;
363 }
364 #endif
365
366 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
367 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
368                                                         unsigned long pfn)
369 {
370 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
371         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
372 #else
373         return page_zone(page)->pageblock_flags;
374 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
375 }
376
377 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
378 {
379 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
380         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
381         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
382 #else
383         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
384         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
385 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
386 }
387
388 /**
389  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
390  * @page: The page within the block of interest
391  * @pfn: The target page frame number
392  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
393  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
394  *
395  * Return: pageblock_bits flags
396  */
397 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
398                                         unsigned long pfn,
399                                         unsigned long end_bitidx,
400                                         unsigned long mask)
401 {
402         unsigned long *bitmap;
403         unsigned long bitidx, word_bitidx;
404         unsigned long word;
405
406         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
407         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
408         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
409         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
410
411         word = bitmap[word_bitidx];
412         bitidx += end_bitidx;
413         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
414 }
415
416 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
417                                         unsigned long end_bitidx,
418                                         unsigned long mask)
419 {
420         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
421 }
422
423 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
424 {
425         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
426 }
427
428 /**
429  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
430  * @page: The page within the block of interest
431  * @flags: The flags to set
432  * @pfn: The target page frame number
433  * @end_bitidx: The last bit of interest
434  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
435  */
436 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
437                                         unsigned long pfn,
438                                         unsigned long end_bitidx,
439                                         unsigned long mask)
440 {
441         unsigned long *bitmap;
442         unsigned long bitidx, word_bitidx;
443         unsigned long old_word, word;
444
445         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
446
447         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
448         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
449         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
450         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
451
452         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
453
454         bitidx += end_bitidx;
455         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
456         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
457
458         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
459         for (;;) {
460                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
461                 if (word == old_word)
462                         break;
463                 word = old_word;
464         }
465 }
466
467 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
468 {
469         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
470                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
471                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
472
473         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
474                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
475 }
476
477 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
478 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
479 {
480         int ret = 0;
481         unsigned seq;
482         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
483         unsigned long sp, start_pfn;
484
485         do {
486                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
487                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
488                 sp = zone->spanned_pages;
489                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
490                         ret = 1;
491         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
492
493         if (ret)
494                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
495                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
496                         start_pfn, start_pfn + sp);
497
498         return ret;
499 }
500
501 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
502 {
503         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
504                 return 0;
505         if (zone != page_zone(page))
506                 return 0;
507
508         return 1;
509 }
510 /*
511  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
512  */
513 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
514 {
515         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
516                 return 1;
517         if (!page_is_consistent(zone, page))
518                 return 1;
519
520         return 0;
521 }
522 #else
523 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
524 {
525         return 0;
526 }
527 #endif
528
529 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
530                 unsigned long bad_flags)
531 {
532         static unsigned long resume;
533         static unsigned long nr_shown;
534         static unsigned long nr_unshown;
535
536         /*
537          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
538          * or allow a steady drip of one report per second.
539          */
540         if (nr_shown == 60) {
541                 if (time_before(jiffies, resume)) {
542                         nr_unshown++;
543                         goto out;
544                 }
545                 if (nr_unshown) {
546                         pr_alert(
547                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
548                                 nr_unshown);
549                         nr_unshown = 0;
550                 }
551                 nr_shown = 0;
552         }
553         if (nr_shown++ == 0)
554                 resume = jiffies + 60 * HZ;
555
556         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
557                 current->comm, page_to_pfn(page));
558         __dump_page(page, reason);
559         bad_flags &= page->flags;
560         if (bad_flags)
561                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
562                                                 bad_flags, &bad_flags);
563         dump_page_owner(page);
564
565         print_modules();
566         dump_stack();
567 out:
568         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
569         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
570         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
571 }
572
573 /*
574  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
575  *
576  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
577  *
578  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
579  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
580  *
581  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
582  * page destructors. See compound_page_dtors.
583  *
584  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
585  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
586  */
587
588 void free_compound_page(struct page *page)
589 {
590         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
591 }
592
593 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
594 {
595         int i;
596         int nr_pages = 1 << order;
597
598         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
599         set_compound_order(page, order);
600         __SetPageHead(page);
601         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
602                 struct page *p = page + i;
603                 set_page_count(p, 0);
604                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
605                 set_compound_head(p, page);
606         }
607         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
608 }
609
610 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
611 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
612 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
613                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
614 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
615 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
616
617 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
618 {
619         if (!buf)
620                 return -EINVAL;
621         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
622 }
623 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
624
625 static bool need_debug_guardpage(void)
626 {
627         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
628         if (!debug_pagealloc_enabled())
629                 return false;
630
631         if (!debug_guardpage_minorder())
632                 return false;
633
634         return true;
635 }
636
637 static void init_debug_guardpage(void)
638 {
639         if (!debug_pagealloc_enabled())
640                 return;
641
642         if (!debug_guardpage_minorder())
643                 return;
644
645         _debug_guardpage_enabled = true;
646 }
647
648 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
649         .need = need_debug_guardpage,
650         .init = init_debug_guardpage,
651 };
652
653 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
654 {
655         unsigned long res;
656
657         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
658                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
659                 return 0;
660         }
661         _debug_guardpage_minorder = res;
662         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
663         return 0;
664 }
665 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
666
667 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
668                                 unsigned int order, int migratetype)
669 {
670         struct page_ext *page_ext;
671
672         if (!debug_guardpage_enabled())
673                 return false;
674
675         if (order >= debug_guardpage_minorder())
676                 return false;
677
678         page_ext = lookup_page_ext(page);
679         if (unlikely(!page_ext))
680                 return false;
681
682         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
683
684         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
685         set_page_private(page, order);
686         /* Guard pages are not available for any usage */
687         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
688
689         return true;
690 }
691
692 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
693                                 unsigned int order, int migratetype)
694 {
695         struct page_ext *page_ext;
696
697         if (!debug_guardpage_enabled())
698                 return;
699
700         page_ext = lookup_page_ext(page);
701         if (unlikely(!page_ext))
702                 return;
703
704         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
705
706         set_page_private(page, 0);
707         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
708                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
709 }
710 #else
711 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
712 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
713                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
714 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
715                                 unsigned int order, int migratetype) {}
716 #endif
717
718 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
719 {
720         set_page_private(page, order);
721         __SetPageBuddy(page);
722 }
723
724 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
725 {
726         __ClearPageBuddy(page);
727         set_page_private(page, 0);
728 }
729
730 /*
731  * This function checks whether a page is free && is the buddy
732  * we can do coalesce a page and its buddy if
733  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
734  * (b) the buddy is in the buddy system &&
735  * (c) a page and its buddy have the same order &&
736  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
737  *
738  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
739  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
740  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
741  * serialized by zone->lock.
742  *
743  * For recording page's order, we use page_private(page).
744  */
745 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
746                                                         unsigned int order)
747 {
748         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
749                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
750                         return 0;
751
752                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
753
754                 return 1;
755         }
756
757         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
758                 /*
759                  * zone check is done late to avoid uselessly
760                  * calculating zone/node ids for pages that could
761                  * never merge.
762                  */
763                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
764                         return 0;
765
766                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
767
768                 return 1;
769         }
770         return 0;
771 }
772
773 /*
774  * Freeing function for a buddy system allocator.
775  *
776  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
777  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
778  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
779  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
780  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
781  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
782  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
783  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
784  * parts of the VM system.
785  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
786  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
787  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
788  * field.
789  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
790  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
791  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
792  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
793  * triggers coalescing into a block of larger size.
794  *
795  * -- nyc
796  */
797
798 static inline void __free_one_page(struct page *page,
799                 unsigned long pfn,
800                 struct zone *zone, unsigned int order,
801                 int migratetype)
802 {
803         unsigned long combined_pfn;
804         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
805         struct page *buddy;
806         unsigned int max_order;
807
808         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
809
810         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
811         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
812
813         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
814         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
815                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
816
817         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
818         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
819
820 continue_merging:
821         while (order < max_order - 1) {
822                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
823                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
824
825                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
826                         goto done_merging;
827                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
828                         goto done_merging;
829                 /*
830                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
831                  * merge with it and move up one order.
832                  */
833                 if (page_is_guard(buddy)) {
834                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
835                 } else {
836                         list_del(&buddy->lru);
837                         zone->free_area[order].nr_free--;
838                         rmv_page_order(buddy);
839                 }
840                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
841                 page = page + (combined_pfn - pfn);
842                 pfn = combined_pfn;
843                 order++;
844         }
845         if (max_order < MAX_ORDER) {
846                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
847                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
848                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
849                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
850                  *
851                  * We don't want to hit this code for the more frequent
852                  * low-order merging.
853                  */
854                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
855                         int buddy_mt;
856
857                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
858                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
859                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
860
861                         if (migratetype != buddy_mt
862                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
863                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
864                                 goto done_merging;
865                 }
866                 max_order++;
867                 goto continue_merging;
868         }
869
870 done_merging:
871         set_page_order(page, order);
872
873         /*
874          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
875          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
876          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
877          * that is happening, add the free page to the tail of the list
878          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
879          * as a higher order page
880          */
881         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
882                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
883                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
884                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
885                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
886                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
887                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
888                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
889                         list_add_tail(&page->lru,
890                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
891                         goto out;
892                 }
893         }
894
895         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
896 out:
897         zone->free_area[order].nr_free++;
898 }
899
900 /*
901  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
902  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
903  * check if necessary.
904  */
905 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
906                                         unsigned long check_flags)
907 {
908         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
909                 return false;
910
911         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
912                         page_ref_count(page) |
913 #ifdef CONFIG_MEMCG
914                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
915 #endif
916                         (page->flags & check_flags)))
917                 return false;
918
919         return true;
920 }
921
922 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
923 {
924         const char *bad_reason;
925         unsigned long bad_flags;
926
927         bad_reason = NULL;
928         bad_flags = 0;
929
930         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
931                 bad_reason = "nonzero mapcount";
932         if (unlikely(page->mapping != NULL))
933                 bad_reason = "non-NULL mapping";
934         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
935                 bad_reason = "nonzero _refcount";
936         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
937                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
938                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
939         }
940 #ifdef CONFIG_MEMCG
941         if (unlikely(page->mem_cgroup))
942                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
943 #endif
944         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
945 }
946
947 static inline int free_pages_check(struct page *page)
948 {
949         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
950                 return 0;
951
952         /* Something has gone sideways, find it */
953         free_pages_check_bad(page);
954         return 1;
955 }
956
957 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
958 {
959         int ret = 1;
960
961         /*
962          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
963          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
964          */
965         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
966
967         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
968                 ret = 0;
969                 goto out;
970         }
971         switch (page - head_page) {
972         case 1:
973                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
974                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
975                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
976                         goto out;
977                 }
978                 break;
979         case 2:
980                 /*
981                  * the second tail page: ->mapping is
982                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
983                  */
984                 break;
985         default:
986                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
987                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
988                         goto out;
989                 }
990                 break;
991         }
992         if (unlikely(!PageTail(page))) {
993                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
994                 goto out;
995         }
996         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
997                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
998                 goto out;
999         }
1000         ret = 0;
1001 out:
1002         page->mapping = NULL;
1003         clear_compound_head(page);
1004         return ret;
1005 }
1006
1007 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1008                                         unsigned int order, bool check_free)
1009 {
1010         int bad = 0;
1011
1012         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1013
1014         trace_mm_page_free(page, order);
1015
1016         /*
1017          * Check tail pages before head page information is cleared to
1018          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1019          */
1020         if (unlikely(order)) {
1021                 bool compound = PageCompound(page);
1022                 int i;
1023
1024                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1025
1026                 if (compound)
1027                         ClearPageDoubleMap(page);
1028                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1029                         if (compound)
1030                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1031                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1032                                 bad++;
1033                                 continue;
1034                         }
1035                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036                 }
1037         }
1038         if (PageMappingFlags(page))
1039                 page->mapping = NULL;
1040         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1041                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1042         if (check_free)
1043                 bad += free_pages_check(page);
1044         if (bad)
1045                 return false;
1046
1047         page_cpupid_reset_last(page);
1048         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1049         reset_page_owner(page, order);
1050
1051         if (!PageHighMem(page)) {
1052                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1053                                            PAGE_SIZE << order);
1054                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056         }
1057         arch_free_page(page, order);
1058         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1059         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kasan_free_pages(page, order);
1061
1062         return true;
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1066 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1067 {
1068         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1069 }
1070
1071 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1072 {
1073         return false;
1074 }
1075 #else
1076 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1077 {
1078         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1079 }
1080
1081 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_check(page);
1084 }
1085 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1086
1087 /*
1088  * Frees a number of pages from the PCP lists
1089  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1090  * count is the number of pages to free.
1091  *
1092  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1093  * see if this freeing clears that state.
1094  *
1095  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1096  * pinned" detection logic.
1097  */
1098 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1099                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1100 {
1101         int migratetype = 0;
1102         int batch_free = 0;
1103         bool isolated_pageblocks;
1104
1105         spin_lock(&zone->lock);
1106         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1107
1108         while (count) {
1109                 struct page *page;
1110                 struct list_head *list;
1111
1112                 /*
1113                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1114                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1115                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1116                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1117                  * lists
1118                  */
1119                 do {
1120                         batch_free++;
1121                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1122                                 migratetype = 0;
1123                         list = &pcp->lists[migratetype];
1124                 } while (list_empty(list));
1125
1126                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1127                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1128                         batch_free = count;
1129
1130                 do {
1131                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1132
1133                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1134                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1135                         list_del(&page->lru);
1136
1137                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1138                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1139                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1140                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1141                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1142                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1143
1144                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1145                                 continue;
1146
1147                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1148                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1149                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1150         }
1151         spin_unlock(&zone->lock);
1152 }
1153
1154 static void free_one_page(struct zone *zone,
1155                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1156                                 unsigned int order,
1157                                 int migratetype)
1158 {
1159         spin_lock(&zone->lock);
1160         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1161                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1162                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1163         }
1164         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1165         spin_unlock(&zone->lock);
1166 }
1167
1168 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1169                                 unsigned long zone, int nid)
1170 {
1171         mm_zero_struct_page(page);
1172         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1173         init_page_count(page);
1174         page_mapcount_reset(page);
1175         page_cpupid_reset_last(page);
1176
1177         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1178 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1179         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1180         if (!is_highmem_idx(zone))
1181                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1182 #endif
1183 }
1184
1185 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1186                                         int nid)
1187 {
1188         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1189 }
1190
1191 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1192 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1193 {
1194         pg_data_t *pgdat;
1195         int nid, zid;
1196
1197         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1198                 return;
1199
1200         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1201         pgdat = NODE_DATA(nid);
1202
1203         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1204                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1205
1206                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1207                         break;
1208         }
1209         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1210 }
1211 #else
1212 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1213 {
1214 }
1215 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1216
1217 /*
1218  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1219  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1220  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1221  * sent to the buddy page allocator.
1222  */
1223 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1224 {
1225         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1226         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1227
1228         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1229                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1230                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1231
1232                         init_reserved_page(start_pfn);
1233
1234                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1235                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1236
1237                         SetPageReserved(page);
1238                 }
1239         }
1240 }
1241
1242 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1243 {
1244         unsigned long flags;
1245         int migratetype;
1246         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1247
1248         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1249                 return;
1250
1251         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1252         local_irq_save(flags);
1253         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1254         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1255         local_irq_restore(flags);
1256 }
1257
1258 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1259 {
1260         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1261         struct page *p = page;
1262         unsigned int loop;
1263
1264         prefetchw(p);
1265         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1266                 prefetchw(p + 1);
1267                 __ClearPageReserved(p);
1268                 set_page_count(p, 0);
1269         }
1270         __ClearPageReserved(p);
1271         set_page_count(p, 0);
1272
1273         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1274         set_page_refcounted(page);
1275         __free_pages(page, order);
1276 }
1277
1278 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1279         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1280
1281 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1282
1283 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1284 {
1285         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1286         int nid;
1287
1288         spin_lock(&early_pfn_lock);
1289         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1290         if (nid < 0)
1291                 nid = first_online_node;
1292         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1293
1294         return nid;
1295 }
1296 #endif
1297
1298 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1299 static inline bool __meminit __maybe_unused
1300 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1301                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1302 {
1303         int nid;
1304
1305         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1306         if (nid >= 0 && nid != node)
1307                 return false;
1308         return true;
1309 }
1310
1311 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1312 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1313 {
1314         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1315 }
1316
1317 #else
1318
1319 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1320 {
1321         return true;
1322 }
1323 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1324 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1325                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1326 {
1327         return true;
1328 }
1329 #endif
1330
1331
1332 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1333                                                         unsigned int order)
1334 {
1335         if (early_page_uninitialised(pfn))
1336                 return;
1337         return __free_pages_boot_core(page, order);
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1342  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1343  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1344  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1345  * pageblocks.
1346  *
1347  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1348  *
1349  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1350  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1351  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1352  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1353  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1354  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1355  * page in a pageblock.
1356  */
1357 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1358                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1359 {
1360         struct page *start_page;
1361         struct page *end_page;
1362
1363         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1364         end_pfn--;
1365
1366         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1367                 return NULL;
1368
1369         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1370         if (!start_page)
1371                 return NULL;
1372
1373         if (page_zone(start_page) != zone)
1374                 return NULL;
1375
1376         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1377
1378         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1379         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1380                 return NULL;
1381
1382         return start_page;
1383 }
1384
1385 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1386 {
1387         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1388         unsigned long block_end_pfn;
1389
1390         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1391         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1392                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1393                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1394
1395                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1396
1397                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1398                                              block_end_pfn, zone))
1399                         return;
1400         }
1401
1402         /* We confirm that there is no hole */
1403         zone->contiguous = true;
1404 }
1405
1406 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1407 {
1408         zone->contiguous = false;
1409 }
1410
1411 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1412 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1413                                        unsigned long nr_pages)
1414 {
1415         struct page *page;
1416         unsigned long i;
1417
1418         if (!nr_pages)
1419                 return;
1420
1421         page = pfn_to_page(pfn);
1422
1423         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1424         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1425             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1426                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1427                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1428                 return;
1429         }
1430
1431         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1432                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1433                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1434                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1435         }
1436 }
1437
1438 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1439 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1440 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1441
1442 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1443 {
1444         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1445                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1446 }
1447
1448 /*
1449  * Helper for deferred_init_range, free the given range, reset the counters, and
1450  * return number of pages freed.
1451  */
1452 static inline unsigned long __init __def_free(unsigned long *nr_free,
1453                                               unsigned long *free_base_pfn,
1454                                               struct page **page)
1455 {
1456         unsigned long nr = *nr_free;
1457
1458         deferred_free_range(*free_base_pfn, nr);
1459         *free_base_pfn = 0;
1460         *nr_free = 0;
1461         *page = NULL;
1462
1463         return nr;
1464 }
1465
1466 static unsigned long __init deferred_init_range(int nid, int zid,
1467                                                 unsigned long start_pfn,
1468                                                 unsigned long end_pfn)
1469 {
1470         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1471         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1472         unsigned long free_base_pfn = 0;
1473         unsigned long nr_pages = 0;
1474         unsigned long nr_free = 0;
1475         struct page *page = NULL;
1476         unsigned long pfn;
1477
1478         /*
1479          * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible
1480          * to have holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not
1481          * possible, this function is optimized out.
1482          *
1483          * Then, we check if a current large page is valid by only checking the
1484          * validity of the head pfn.
1485          *
1486          * meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1487          * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not
1488          * belong to this memory node.
1489          *
1490          * Finally, we minimize pfn page lookups and scheduler checks by
1491          * performing it only once every pageblock_nr_pages.
1492          *
1493          * We do it in two loops: first we initialize struct page, than free to
1494          * buddy allocator, becuse while we are freeing pages we can access
1495          * pages that are ahead (computing buddy page in __free_one_page()).
1496          */
1497         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1498                 if (!pfn_valid_within(pfn))
1499                         continue;
1500                 if ((pfn & nr_pgmask) || pfn_valid(pfn)) {
1501                         if (meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1502                                 if (page && (pfn & nr_pgmask))
1503                                         page++;
1504                                 else
1505                                         page = pfn_to_page(pfn);
1506                                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1507                                 cond_resched();
1508                         }
1509                 }
1510         }
1511
1512         page = NULL;
1513         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1514                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
1515                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1516                 } else if (!(pfn & nr_pgmask) && !pfn_valid(pfn)) {
1517                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1518                 } else if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1519                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1520                 } else if (page && (pfn & nr_pgmask)) {
1521                         page++;
1522                         nr_free++;
1523                 } else {
1524                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1525                         page = pfn_to_page(pfn);
1526                         free_base_pfn = pfn;
1527                         nr_free = 1;
1528                         cond_resched();
1529                 }
1530         }
1531         /* Free the last block of pages to allocator */
1532         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1533
1534         return nr_pages;
1535 }
1536
1537 /* Initialise remaining memory on a node */
1538 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1539 {
1540         pg_data_t *pgdat = data;
1541         int nid = pgdat->node_id;
1542         unsigned long start = jiffies;
1543         unsigned long nr_pages = 0;
1544         unsigned long spfn, epfn;
1545         phys_addr_t spa, epa;
1546         int zid;
1547         struct zone *zone;
1548         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1549         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1550         u64 i;
1551
1552         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1553                 pgdat_init_report_one_done();
1554                 return 0;
1555         }
1556
1557         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1558         if (!cpumask_empty(cpumask))
1559                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1560
1561         /* Sanity check boundaries */
1562         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1563         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1564         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1565
1566         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1567         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1568                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1569                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1570                         break;
1571         }
1572         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1573
1574         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1575                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1576                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1577                 nr_pages += deferred_init_range(nid, zid, spfn, epfn);
1578         }
1579
1580         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1581         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1582
1583         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1584                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1585
1586         pgdat_init_report_one_done();
1587         return 0;
1588 }
1589 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1590
1591 void __init page_alloc_init_late(void)
1592 {
1593         struct zone *zone;
1594
1595 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1596         int nid;
1597
1598         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1599         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1600         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1601                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1602         }
1603
1604         /* Block until all are initialised */
1605         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1606
1607         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1608         files_maxfiles_init();
1609 #endif
1610 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1611         /* Discard memblock private memory */
1612         memblock_discard();
1613 #endif
1614
1615         for_each_populated_zone(zone)
1616                 set_zone_contiguous(zone);
1617 }
1618
1619 #ifdef CONFIG_CMA
1620 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1621 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1622 {
1623         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1624         struct page *p = page;
1625
1626         do {
1627                 __ClearPageReserved(p);
1628                 set_page_count(p, 0);
1629         } while (++p, --i);
1630
1631         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1632
1633         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1634                 i = pageblock_nr_pages;
1635                 p = page;
1636                 do {
1637                         set_page_refcounted(p);
1638                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1639                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1640                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1641         } else {
1642                 set_page_refcounted(page);
1643                 __free_pages(page, pageblock_order);
1644         }
1645
1646         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1647 }
1648 #endif
1649
1650 /*
1651  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1652  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1653  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1654  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1655  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1656  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1657  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1658  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1659  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1660  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1661  *
1662  * -- nyc
1663  */
1664 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1665         int low, int high, struct free_area *area,
1666         int migratetype)
1667 {
1668         unsigned long size = 1 << high;
1669
1670         while (high > low) {
1671                 area--;
1672                 high--;
1673                 size >>= 1;
1674                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1675
1676                 /*
1677                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1678                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1679                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1680                  * pages will stay not present in virtual address space
1681                  */
1682                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1683                         continue;
1684
1685                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1686                 area->nr_free++;
1687                 set_page_order(&page[size], high);
1688         }
1689 }
1690
1691 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1692 {
1693         const char *bad_reason = NULL;
1694         unsigned long bad_flags = 0;
1695
1696         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1697                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1698         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1699                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1700         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1701                 bad_reason = "nonzero _count";
1702         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1703                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1704                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1705                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1706                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1707                 return;
1708         }
1709         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1710                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1711                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1712         }
1713 #ifdef CONFIG_MEMCG
1714         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1715                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1716 #endif
1717         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * This page is about to be returned from the page allocator
1722  */
1723 static inline int check_new_page(struct page *page)
1724 {
1725         if (likely(page_expected_state(page,
1726                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1727                 return 0;
1728
1729         check_new_page_bad(page);
1730         return 1;
1731 }
1732
1733 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1734 {
1735         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1736                 page_poisoning_enabled();
1737 }
1738
1739 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1740 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1741 {
1742         return false;
1743 }
1744
1745 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1746 {
1747         return check_new_page(page);
1748 }
1749 #else
1750 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1751 {
1752         return check_new_page(page);
1753 }
1754 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1755 {
1756         return false;
1757 }
1758 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1759
1760 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1761 {
1762         int i;
1763         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1764                 struct page *p = page + i;
1765
1766                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1767                         return true;
1768         }
1769
1770         return false;
1771 }
1772
1773 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1774                                 gfp_t gfp_flags)
1775 {
1776         set_page_private(page, 0);
1777         set_page_refcounted(page);
1778
1779         arch_alloc_page(page, order);
1780         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1781         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1782         kasan_alloc_pages(page, order);
1783         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1784 }
1785
1786 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1787                                                         unsigned int alloc_flags)
1788 {
1789         int i;
1790
1791         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1792
1793         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1794                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1795                         clear_highpage(page + i);
1796
1797         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1798                 prep_compound_page(page, order);
1799
1800         /*
1801          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1802          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1803          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1804          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1805          */
1806         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1807                 set_page_pfmemalloc(page);
1808         else
1809                 clear_page_pfmemalloc(page);
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1814  * the smallest available page from the freelists
1815  */
1816 static __always_inline
1817 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1818                                                 int migratetype)
1819 {
1820         unsigned int current_order;
1821         struct free_area *area;
1822         struct page *page;
1823
1824         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1825         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1826                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1827                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1828                                                         struct page, lru);
1829                 if (!page)
1830                         continue;
1831                 list_del(&page->lru);
1832                 rmv_page_order(page);
1833                 area->nr_free--;
1834                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1835                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1836                 return page;
1837         }
1838
1839         return NULL;
1840 }
1841
1842
1843 /*
1844  * This array describes the order lists are fallen back to when
1845  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1846  */
1847 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1848         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1849         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1850         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1851 #ifdef CONFIG_CMA
1852         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1853 #endif
1854 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1855         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1856 #endif
1857 };
1858
1859 #ifdef CONFIG_CMA
1860 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1861                                         unsigned int order)
1862 {
1863         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1864 }
1865 #else
1866 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1867                                         unsigned int order) { return NULL; }
1868 #endif
1869
1870 /*
1871  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1872  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1873  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1874  */
1875 static int move_freepages(struct zone *zone,
1876                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1877                           int migratetype, int *num_movable)
1878 {
1879         struct page *page;
1880         unsigned int order;
1881         int pages_moved = 0;
1882
1883 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1884         /*
1885          * page_zone is not safe to call in this context when
1886          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1887          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1888          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1889          * grouping pages by mobility
1890          */
1891         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1892 #endif
1893
1894         if (num_movable)
1895                 *num_movable = 0;
1896
1897         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1898                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1899                         page++;
1900                         continue;
1901                 }
1902
1903                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1904                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1905
1906                 if (!PageBuddy(page)) {
1907                         /*
1908                          * We assume that pages that could be isolated for
1909                          * migration are movable. But we don't actually try
1910                          * isolating, as that would be expensive.
1911                          */
1912                         if (num_movable &&
1913                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1914                                 (*num_movable)++;
1915
1916                         page++;
1917                         continue;
1918                 }
1919
1920                 order = page_order(page);
1921                 list_move(&page->lru,
1922                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1923                 page += 1 << order;
1924                 pages_moved += 1 << order;
1925         }
1926
1927         return pages_moved;
1928 }
1929
1930 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1931                                 int migratetype, int *num_movable)
1932 {
1933         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1934         struct page *start_page, *end_page;
1935
1936         start_pfn = page_to_pfn(page);
1937         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1938         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1939         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1940         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1941
1942         /* Do not cross zone boundaries */
1943         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1944                 start_page = page;
1945         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1946                 return 0;
1947
1948         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1949                                                                 num_movable);
1950 }
1951
1952 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1953                                         int start_order, int migratetype)
1954 {
1955         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1956
1957         while (nr_pageblocks--) {
1958                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1959                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1960         }
1961 }
1962
1963 /*
1964  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1965  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1966  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1967  *
1968  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1969  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1970  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1971  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1972  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1973  * pageblocks.
1974  */
1975 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1976 {
1977         /*
1978          * Leaving this order check is intended, although there is
1979          * relaxed order check in next check. The reason is that
1980          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1981          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1982          * so could be changed anytime.
1983          */
1984         if (order >= pageblock_order)
1985                 return true;
1986
1987         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1988                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1989                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1990                 page_group_by_mobility_disabled)
1991                 return true;
1992
1993         return false;
1994 }
1995
1996 /*
1997  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1998  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1999  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2000  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2001  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2002  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2003  */
2004 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2005                                         int start_type, bool whole_block)
2006 {
2007         unsigned int current_order = page_order(page);
2008         struct free_area *area;
2009         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2010         int old_block_type;
2011
2012         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2013
2014         /*
2015          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2016          * highatomic accounting.
2017          */
2018         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2019                 goto single_page;
2020
2021         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2022         if (current_order >= pageblock_order) {
2023                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2024                 goto single_page;
2025         }
2026
2027         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2028         if (!whole_block)
2029                 goto single_page;
2030
2031         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2032                                                 &movable_pages);
2033         /*
2034          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2035          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2036          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2037          */
2038         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2039                 alike_pages = movable_pages;
2040         } else {
2041                 /*
2042                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2043                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2044                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2045                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2046                  * exact migratetype of non-movable pages.
2047                  */
2048                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2049                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2050                                                 - (free_pages + movable_pages);
2051                 else
2052                         alike_pages = 0;
2053         }
2054
2055         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2056         if (!free_pages)
2057                 goto single_page;
2058
2059         /*
2060          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2061          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2062          */
2063         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2064                         page_group_by_mobility_disabled)
2065                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2066
2067         return;
2068
2069 single_page:
2070         area = &zone->free_area[current_order];
2071         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2072 }
2073
2074 /*
2075  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2076  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2077  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2078  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2079  */
2080 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2081                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2082 {
2083         int i;
2084         int fallback_mt;
2085
2086         if (area->nr_free == 0)
2087                 return -1;
2088
2089         *can_steal = false;
2090         for (i = 0;; i++) {
2091                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2092                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2093                         break;
2094
2095                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2096                         continue;
2097
2098                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2099                         *can_steal = true;
2100
2101                 if (!only_stealable)
2102                         return fallback_mt;
2103
2104                 if (*can_steal)
2105                         return fallback_mt;
2106         }
2107
2108         return -1;
2109 }
2110
2111 /*
2112  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2113  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2114  */
2115 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2116                                 unsigned int alloc_order)
2117 {
2118         int mt;
2119         unsigned long max_managed, flags;
2120
2121         /*
2122          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2123          * Check is race-prone but harmless.
2124          */
2125         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2126         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2127                 return;
2128
2129         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2130
2131         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2132         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2133                 goto out_unlock;
2134
2135         /* Yoink! */
2136         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2137         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2138             && !is_migrate_cma(mt)) {
2139                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2140                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2141                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2142         }
2143
2144 out_unlock:
2145         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2146 }
2147
2148 /*
2149  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2150  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2151  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2152  * to recover from than an OOM.
2153  *
2154  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2155  * pageblock is exhausted.
2156  */
2157 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2158                                                 bool force)
2159 {
2160         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2161         unsigned long flags;
2162         struct zoneref *z;
2163         struct zone *zone;
2164         struct page *page;
2165         int order;
2166         bool ret;
2167
2168         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2169                                                                 ac->nodemask) {
2170                 /*
2171                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2172                  * is really high.
2173                  */
2174                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2175                                         pageblock_nr_pages)
2176                         continue;
2177
2178                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2179                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2180                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2181
2182                         page = list_first_entry_or_null(
2183                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2184                                         struct page, lru);
2185                         if (!page)
2186                                 continue;
2187
2188                         /*
2189                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2190                          * we can counter several free pages in a pageblock
2191                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2192                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2193                          * adjust the count once.
2194                          */
2195                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2196                                 /*
2197                                  * It should never happen but changes to
2198                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2199                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2200                                  * while unreserving so be safe and watch for
2201                                  * underflows.
2202                                  */
2203                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2204                                                 pageblock_nr_pages,
2205                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2206                         }
2207
2208                         /*
2209                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2210                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2211                          * is doing the work and needs the pages. More
2212                          * importantly, if the block was always converted to
2213                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2214                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2215                          * may increase.
2216                          */
2217                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2218                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2219                                                                         NULL);
2220                         if (ret) {
2221                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2222                                 return ret;
2223                         }
2224                 }
2225                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2226         }
2227
2228         return false;
2229 }
2230
2231 /*
2232  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2233  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2234  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2235  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2236  *
2237  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2238  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2239  * condition simpler.
2240  */
2241 static __always_inline bool
2242 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2243 {
2244         struct free_area *area;
2245         int current_order;
2246         struct page *page;
2247         int fallback_mt;
2248         bool can_steal;
2249
2250         /*
2251          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2252          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2253          * would be too costly to do exactly.
2254          */
2255         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2256                                 --current_order) {
2257                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2258                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2259                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2260                 if (fallback_mt == -1)
2261                         continue;
2262
2263                 /*
2264                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2265                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2266                  * steal and split the smallest available page instead of the
2267                  * largest available page, because even if the next movable
2268                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2269                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2270                  */
2271                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2272                                         && current_order > order)
2273                         goto find_smallest;
2274
2275                 goto do_steal;
2276         }
2277
2278         return false;
2279
2280 find_smallest:
2281         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2282                                                         current_order++) {
2283                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2284                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2285                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2286                 if (fallback_mt != -1)
2287                         break;
2288         }
2289
2290         /*
2291          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2292          * when looking for the largest page.
2293          */
2294         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2295
2296 do_steal:
2297         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2298                                                         struct page, lru);
2299
2300         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2301
2302         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2303                 start_migratetype, fallback_mt);
2304
2305         return true;
2306
2307 }
2308
2309 /*
2310  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2311  * Call me with the zone->lock already held.
2312  */
2313 static __always_inline struct page *
2314 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype)
2315 {
2316         struct page *page;
2317
2318 retry:
2319         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2320         if (unlikely(!page)) {
2321                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2322                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2323
2324                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2325                         goto retry;
2326         }
2327
2328         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2329         return page;
2330 }
2331
2332 /*
2333  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2334  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2335  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2336  */
2337 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2338                         unsigned long count, struct list_head *list,
2339                         int migratetype)
2340 {
2341         int i, alloced = 0;
2342
2343         spin_lock(&zone->lock);
2344         for (i = 0; i < count; ++i) {
2345                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2346                 if (unlikely(page == NULL))
2347                         break;
2348
2349                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2350                         continue;
2351
2352                 /*
2353                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2354                  * physical page order. The page is added to the tail of
2355                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2356                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2357                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2358                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2359                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2360                  * pages are ordered properly.
2361                  */
2362                 list_add_tail(&page->lru, list);
2363                 alloced++;
2364                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2365                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2366                                               -(1 << order));
2367         }
2368
2369         /*
2370          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2371          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2372          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2373          * pages added to the pcp list.
2374          */
2375         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2376         spin_unlock(&zone->lock);
2377         return alloced;
2378 }
2379
2380 #ifdef CONFIG_NUMA
2381 /*
2382  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2383  * currently executing processor on remote nodes after they have
2384  * expired.
2385  *
2386  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2387  * a single processor.
2388  */
2389 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2390 {
2391         unsigned long flags;
2392         int to_drain, batch;
2393
2394         local_irq_save(flags);
2395         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2396         to_drain = min(pcp->count, batch);
2397         if (to_drain > 0) {
2398                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2399                 pcp->count -= to_drain;
2400         }
2401         local_irq_restore(flags);
2402 }
2403 #endif
2404
2405 /*
2406  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2407  *
2408  * The processor must either be the current processor and the
2409  * thread pinned to the current processor or a processor that
2410  * is not online.
2411  */
2412 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2413 {
2414         unsigned long flags;
2415         struct per_cpu_pageset *pset;
2416         struct per_cpu_pages *pcp;
2417
2418         local_irq_save(flags);
2419         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2420
2421         pcp = &pset->pcp;
2422         if (pcp->count) {
2423                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2424                 pcp->count = 0;
2425         }
2426         local_irq_restore(flags);
2427 }
2428
2429 /*
2430  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2431  *
2432  * The processor must either be the current processor and the
2433  * thread pinned to the current processor or a processor that
2434  * is not online.
2435  */
2436 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2437 {
2438         struct zone *zone;
2439
2440         for_each_populated_zone(zone) {
2441                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2442         }
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2447  *
2448  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2449  * the single zone's pages.
2450  */
2451 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2452 {
2453         int cpu = smp_processor_id();
2454
2455         if (zone)
2456                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2457         else
2458                 drain_pages(cpu);
2459 }
2460
2461 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2462 {
2463         /*
2464          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2465          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2466          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2467          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2468          * a different one.
2469          */
2470         preempt_disable();
2471         drain_local_pages(NULL);
2472         preempt_enable();
2473 }
2474
2475 /*
2476  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2477  *
2478  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2479  *
2480  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2481  */
2482 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2483 {
2484         int cpu;
2485
2486         /*
2487          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2488          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2489          */
2490         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2491
2492         /*
2493          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2494          * initialized.
2495          */
2496         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2497                 return;
2498
2499         /* Workqueues cannot recurse */
2500         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2501                 return;
2502
2503         /*
2504          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2505          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2506          * the drain to be complete when the call returns.
2507          */
2508         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2509                 if (!zone)
2510                         return;
2511                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2512         }
2513
2514         /*
2515          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2516          * as offline notification will cause the notified
2517          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2518          * disables preemption as part of its processing
2519          */
2520         for_each_online_cpu(cpu) {
2521                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2522                 struct zone *z;
2523                 bool has_pcps = false;
2524
2525                 if (zone) {
2526                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2527                         if (pcp->pcp.count)
2528                                 has_pcps = true;
2529                 } else {
2530                         for_each_populated_zone(z) {
2531                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2532                                 if (pcp->pcp.count) {
2533                                         has_pcps = true;
2534                                         break;
2535                                 }
2536                         }
2537                 }
2538
2539                 if (has_pcps)
2540                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2541                 else
2542                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2543         }
2544
2545         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2546                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2547                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2548                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2549         }
2550         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2551                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2552
2553         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2554 }
2555
2556 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2557
2558 /*
2559  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2560  */
2561 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2562
2563 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2564 {
2565         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2566         unsigned long flags;
2567         unsigned int order, t;
2568         struct page *page;
2569
2570         if (zone_is_empty(zone))
2571                 return;
2572
2573         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2574
2575         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2576         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2577                 if (pfn_valid(pfn)) {
2578                         page = pfn_to_page(pfn);
2579
2580                         if (!--page_count) {
2581                                 touch_nmi_watchdog();
2582                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2583                         }
2584
2585                         if (page_zone(page) != zone)
2586                                 continue;
2587
2588                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2589                                 swsusp_unset_page_free(page);
2590                 }
2591
2592         for_each_migratetype_order(order, t) {
2593                 list_for_each_entry(page,
2594                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2595                         unsigned long i;
2596
2597                         pfn = page_to_pfn(page);
2598                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2599                                 if (!--page_count) {
2600                                         touch_nmi_watchdog();
2601                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2602                                 }
2603                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2604                         }
2605                 }
2606         }
2607         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2608 }
2609 #endif /* CONFIG_PM */
2610
2611 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2612 {
2613         int migratetype;
2614
2615         if (!free_pcp_prepare(page))
2616                 return false;
2617
2618         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2619         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2620         return true;
2621 }
2622
2623 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2624 {
2625         struct zone *zone = page_zone(page);
2626         struct per_cpu_pages *pcp;
2627         int migratetype;
2628
2629         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2630         __count_vm_event(PGFREE);
2631
2632         /*
2633          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2634          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2635          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2636          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2637          * excessively into the page allocator
2638          */
2639         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2640                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2641                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2642                         return;
2643                 }
2644                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2645         }
2646
2647         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2648         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2649         pcp->count++;
2650         if (pcp->count >= pcp->high) {
2651                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2652                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2653                 pcp->count -= batch;
2654         }
2655 }
2656
2657 /*
2658  * Free a 0-order page
2659  */
2660 void free_unref_page(struct page *page)
2661 {
2662         unsigned long flags;
2663         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2664
2665         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2666                 return;
2667
2668         local_irq_save(flags);
2669         free_unref_page_commit(page, pfn);
2670         local_irq_restore(flags);
2671 }
2672
2673 /*
2674  * Free a list of 0-order pages
2675  */
2676 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2677 {
2678         struct page *page, *next;
2679         unsigned long flags, pfn;
2680
2681         /* Prepare pages for freeing */
2682         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2683                 pfn = page_to_pfn(page);
2684                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2685                         list_del(&page->lru);
2686                 set_page_private(page, pfn);
2687         }
2688
2689         local_irq_save(flags);
2690         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2691                 unsigned long pfn = page_private(page);
2692
2693                 set_page_private(page, 0);
2694                 trace_mm_page_free_batched(page);
2695                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2696         }
2697         local_irq_restore(flags);
2698 }
2699
2700 /*
2701  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2702  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2703  * Each sub-page must be freed individually.
2704  *
2705  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2706  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2707  */
2708 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2709 {
2710         int i;
2711
2712         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2713         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2714
2715         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2716                 set_page_refcounted(page + i);
2717         split_page_owner(page, order);
2718 }
2719 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2720
2721 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2722 {
2723         unsigned long watermark;
2724         struct zone *zone;
2725         int mt;
2726
2727         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2728
2729         zone = page_zone(page);
2730         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2731
2732         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2733                 /*
2734                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2735                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2736                  * watermark, because we already know our high-order page
2737                  * exists.
2738                  */
2739                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2740                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2741                         return 0;
2742
2743                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2744         }
2745
2746         /* Remove page from free list */
2747         list_del(&page->lru);
2748         zone->free_area[order].nr_free--;
2749         rmv_page_order(page);
2750
2751         /*
2752          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2753          * pageblock
2754          */
2755         if (order >= pageblock_order - 1) {
2756                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2757                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2758                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2759                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2760                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2761                                 set_pageblock_migratetype(page,
2762                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2763                 }
2764         }
2765
2766
2767         return 1UL << order;
2768 }
2769
2770 /*
2771  * Update NUMA hit/miss statistics
2772  *
2773  * Must be called with interrupts disabled.
2774  */
2775 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2776 {
2777 #ifdef CONFIG_NUMA
2778         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2779
2780         if (z->node != numa_node_id())
2781                 local_stat = NUMA_OTHER;
2782
2783         if (z->node == preferred_zone->node)
2784                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2785         else {
2786                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2787                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2788         }
2789         __inc_numa_state(z, local_stat);
2790 #endif
2791 }
2792
2793 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2794 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2795                         struct per_cpu_pages *pcp,
2796                         struct list_head *list)
2797 {
2798         struct page *page;
2799
2800         do {
2801                 if (list_empty(list)) {
2802                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2803                                         pcp->batch, list,
2804                                         migratetype);
2805                         if (unlikely(list_empty(list)))
2806                                 return NULL;
2807                 }
2808
2809                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2810                 list_del(&page->lru);
2811                 pcp->count--;
2812         } while (check_new_pcp(page));
2813
2814         return page;
2815 }
2816
2817 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2818 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2819                         struct zone *zone, unsigned int order,
2820                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2821 {
2822         struct per_cpu_pages *pcp;
2823         struct list_head *list;
2824         struct page *page;
2825         unsigned long flags;
2826
2827         local_irq_save(flags);
2828         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2829         list = &pcp->lists[migratetype];
2830         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, pcp, list);
2831         if (page) {
2832                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2833                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2834         }
2835         local_irq_restore(flags);
2836         return page;
2837 }
2838
2839 /*
2840  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2841  */
2842 static inline
2843 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2844                         struct zone *zone, unsigned int order,
2845                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2846                         int migratetype)
2847 {
2848         unsigned long flags;
2849         struct page *page;
2850
2851         if (likely(order == 0)) {
2852                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2853                                 gfp_flags, migratetype);
2854                 goto out;
2855         }
2856
2857         /*
2858          * We most definitely don't want callers attempting to
2859          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2860          */
2861         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2862         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2863
2864         do {
2865                 page = NULL;
2866                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2867                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2868                         if (page)
2869                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2870                 }
2871                 if (!page)
2872                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2873         } while (page && check_new_pages(page, order));
2874         spin_unlock(&zone->lock);
2875         if (!page)
2876                 goto failed;
2877         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2878                                   get_pcppage_migratetype(page));
2879
2880         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2881         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2882         local_irq_restore(flags);
2883
2884 out:
2885         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2886         return page;
2887
2888 failed:
2889         local_irq_restore(flags);
2890         return NULL;
2891 }
2892
2893 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2894
2895 static struct {
2896         struct fault_attr attr;
2897
2898         bool ignore_gfp_highmem;
2899         bool ignore_gfp_reclaim;
2900         u32 min_order;
2901 } fail_page_alloc = {
2902         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2903         .ignore_gfp_reclaim = true,
2904         .ignore_gfp_highmem = true,
2905         .min_order = 1,
2906 };
2907
2908 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2909 {
2910         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2911 }
2912 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2913
2914 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2915 {
2916         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2917                 return false;
2918         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2919                 return false;
2920         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2921                 return false;
2922         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2923                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2924                 return false;
2925
2926         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2927 }
2928
2929 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2930
2931 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2932 {
2933         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2934         struct dentry *dir;
2935
2936         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2937                                         &fail_page_alloc.attr);
2938         if (IS_ERR(dir))
2939                 return PTR_ERR(dir);
2940
2941         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2942                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2943                 goto fail;
2944         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2945                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2946                 goto fail;
2947         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2948                                 &fail_page_alloc.min_order))
2949                 goto fail;
2950
2951         return 0;
2952 fail:
2953         debugfs_remove_recursive(dir);
2954
2955         return -ENOMEM;
2956 }
2957
2958 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2959
2960 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2961
2962 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2963
2964 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2965 {
2966         return false;
2967 }
2968
2969 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2970
2971 /*
2972  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2973  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2974  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2975  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2976  */
2977 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2978                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2979                          long free_pages)
2980 {
2981         long min = mark;
2982         int o;
2983         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
2984
2985         /* free_pages may go negative - that's OK */
2986         free_pages -= (1 << order) - 1;
2987
2988         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2989                 min -= min / 2;
2990
2991         /*
2992          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2993          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2994          * atomic reserve but it avoids a search.
2995          */
2996         if (likely(!alloc_harder)) {
2997                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2998         } else {
2999                 /*
3000                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3001                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3002                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3003                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3004                  */
3005                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3006                         min -= min / 2;
3007                 else
3008                         min -= min / 4;
3009         }
3010
3011
3012 #ifdef CONFIG_CMA
3013         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3014         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3015                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3016 #endif
3017
3018         /*
3019          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3020          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3021          * even if a suitable page happened to be free.
3022          */
3023         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3024                 return false;
3025
3026         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3027         if (!order)
3028                 return true;
3029
3030         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3031         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3032                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3033                 int mt;
3034
3035                 if (!area->nr_free)
3036                         continue;
3037
3038                 if (alloc_harder)
3039                         return true;
3040
3041                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3042                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3043                                 return true;
3044                 }
3045
3046 #ifdef CONFIG_CMA
3047                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3048                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3049                         return true;
3050                 }
3051 #endif
3052         }
3053         return false;
3054 }
3055
3056 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3057                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3058 {
3059         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3060                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3061 }
3062
3063 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3064                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3065 {
3066         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3067         long cma_pages = 0;
3068
3069 #ifdef CONFIG_CMA
3070         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3071         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3072                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3073 #endif
3074
3075         /*
3076          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3077          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3078          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3079          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3080          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3081          */
3082         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3083                 return true;
3084
3085         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3086                                         free_pages);
3087 }
3088
3089 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3090                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3091 {
3092         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3093
3094         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3095                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3096
3097         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3098                                                                 free_pages);
3099 }
3100
3101 #ifdef CONFIG_NUMA
3102 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3103 {
3104         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3105                                 RECLAIM_DISTANCE;
3106 }
3107 #else   /* CONFIG_NUMA */
3108 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3109 {
3110         return true;
3111 }
3112 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3113
3114 /*
3115  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3116  * a page.
3117  */
3118 static struct page *
3119 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3120                                                 const struct alloc_context *ac)
3121 {
3122         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3123         struct zone *zone;
3124         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3125
3126         /*
3127          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3128          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3129          */
3130         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3131                                                                 ac->nodemask) {
3132                 struct page *page;
3133                 unsigned long mark;
3134
3135                 if (cpusets_enabled() &&
3136                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3137                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3138                                 continue;
3139                 /*
3140                  * When allocating a page cache page for writing, we
3141                  * want to get it from a node that is within its dirty
3142                  * limit, such that no single node holds more than its
3143                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3144                  * The dirty limits take into account the node's
3145                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3146                  * should be able to balance it without having to
3147                  * write pages from its LRU list.
3148                  *
3149                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3150                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3151                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3152                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3153                  * nodes are together not big enough to reach the
3154                  * global limit.  The proper fix for these situations
3155                  * will require awareness of nodes in the
3156                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3157                  */
3158                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3159                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3160                                 continue;
3161
3162                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3163                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3164                                 continue;
3165                         }
3166                 }
3167
3168                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3169                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3170                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3171                         int ret;
3172
3173                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3174                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3175                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3176                                 goto try_this_zone;
3177
3178                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3179                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3180                                 continue;
3181
3182                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3183                         switch (ret) {
3184                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3185                                 /* did not scan */
3186                                 continue;
3187                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3188                                 /* scanned but unreclaimable */
3189                                 continue;
3190                         default:
3191                                 /* did we reclaim enough */
3192                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3193                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3194                                         goto try_this_zone;
3195
3196                                 continue;
3197                         }
3198                 }
3199
3200 try_this_zone:
3201                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3202                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3203                 if (page) {
3204                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3205
3206                         /*
3207                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3208                          * if the pageblock should be reserved for the future
3209                          */
3210                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3211                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3212
3213                         return page;
3214                 }
3215         }
3216
3217         return NULL;
3218 }
3219
3220 /*
3221  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3222  * meminfo in irq context.
3223  */
3224 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3225 {
3226         bool ret = false;
3227
3228 #if NODES_SHIFT > 8
3229         ret = in_interrupt();
3230 #endif
3231         return ret;
3232 }
3233
3234 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3235 {
3236         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3237         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3238
3239         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3240                 return;
3241
3242         /*
3243          * This documents exceptions given to allocations in certain
3244          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3245          * of allowed nodes.
3246          */
3247         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3248                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3249                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3250                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3251         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3252                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3253
3254         show_mem(filter, nodemask);
3255 }
3256
3257 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3258 {
3259         struct va_format vaf;
3260         va_list args;
3261         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3262                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3263
3264         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3265                 return;
3266
3267         pr_warn("%s: ", current->comm);
3268
3269         va_start(args, fmt);
3270         vaf.fmt = fmt;
3271         vaf.va = &args;
3272         pr_cont("%pV", &vaf);
3273         va_end(args);
3274
3275         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3276         if (nodemask)
3277                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3278         else
3279                 pr_cont("(null)\n");
3280
3281         cpuset_print_current_mems_allowed();
3282
3283         dump_stack();
3284         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3285 }
3286
3287 static inline struct page *
3288 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3289                               unsigned int alloc_flags,
3290                               const struct alloc_context *ac)
3291 {
3292         struct page *page;
3293
3294         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3295                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3296         /*
3297          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3298          * are depleted
3299          */
3300         if (!page)
3301                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3302                                 alloc_flags, ac);
3303
3304         return page;
3305 }
3306
3307 static inline struct page *
3308 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3309         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3310 {
3311         struct oom_control oc = {
3312                 .zonelist = ac->zonelist,
3313                 .nodemask = ac->nodemask,
3314                 .memcg = NULL,
3315                 .gfp_mask = gfp_mask,
3316                 .order = order,
3317         };
3318         struct page *page;
3319
3320         *did_some_progress = 0;
3321
3322         /*
3323          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3324          * making progress for us.
3325          */
3326         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3327                 *did_some_progress = 1;
3328                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3329                 return NULL;
3330         }
3331
3332         /*
3333          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3334          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3335          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3336          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3337          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3338          */
3339         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3340                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3341                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3342         if (page)
3343                 goto out;
3344
3345         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3346         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3347                 goto out;
3348         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3349         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3350                 goto out;
3351         /*
3352          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3353          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3354          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3355          * fallback than shooting a random task.
3356          */
3357         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3358                 goto out;
3359         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3360         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3361                 goto out;
3362         if (pm_suspended_storage())
3363                 goto out;
3364         /*
3365          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3366          * other request to make a forward progress.
3367          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3368          * do much for this context but let's try it to at least get
3369          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3370          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3371          * failures more gracefully we should just bail out here.
3372          */
3373
3374         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3375         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3376                 goto out;
3377
3378         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3379         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3380                 *did_some_progress = 1;
3381
3382                 /*
3383                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3384                  * reserves
3385                  */
3386                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3387                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3388                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3389         }
3390 out:
3391         mutex_unlock(&oom_lock);
3392         return page;
3393 }
3394
3395 /*
3396  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3397  * killer is consider as the only way to move forward.
3398  */
3399 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3400
3401 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3402 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3403 static struct page *
3404 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3405                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3406                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3407 {
3408         struct page *page;
3409         unsigned int noreclaim_flag;
3410
3411         if (!order)
3412                 return NULL;
3413
3414         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3415         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3416                                                                         prio);
3417         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3418
3419         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3420                 return NULL;
3421
3422         /*
3423          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3424          * count a compaction stall
3425          */
3426         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3427
3428         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3429
3430         if (page) {
3431                 struct zone *zone = page_zone(page);
3432
3433                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3434                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3435                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3436                 return page;
3437         }
3438
3439         /*
3440          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3441          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3442          */
3443         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3444
3445         cond_resched();
3446
3447         return NULL;
3448 }
3449
3450 static inline bool
3451 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3452                      enum compact_result compact_result,
3453                      enum compact_priority *compact_priority,
3454                      int *compaction_retries)
3455 {
3456         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3457         int min_priority;
3458         bool ret = false;
3459         int retries = *compaction_retries;
3460         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3461
3462         if (!order)
3463                 return false;
3464
3465         if (compaction_made_progress(compact_result))
3466                 (*compaction_retries)++;
3467
3468         /*
3469          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3470          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3471          * failure could be caused by insufficient priority
3472          */
3473         if (compaction_failed(compact_result))
3474                 goto check_priority;
3475
3476         /*
3477          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3478          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3479          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3480          * compaction.
3481          */
3482         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3483                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3484                 goto out;
3485         }
3486
3487         /*
3488          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3489          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3490          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3491          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3492          * would need much more detailed feedback from compaction to
3493          * make a better decision.
3494          */
3495         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3496                 max_retries /= 4;
3497         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3498                 ret = true;
3499                 goto out;
3500         }
3501
3502         /*
3503          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3504          * all retries or failed at the lower priorities.
3505          */
3506 check_priority:
3507         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3508                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3509
3510         if (*compact_priority > min_priority) {
3511                 (*compact_priority)--;
3512                 *compaction_retries = 0;
3513                 ret = true;
3514         }
3515 out:
3516         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3517         return ret;
3518 }
3519 #else
3520 static inline struct page *
3521 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3522                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3523                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3524 {
3525         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3526         return NULL;
3527 }
3528
3529 static inline bool
3530 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3531                      enum compact_result compact_result,
3532                      enum compact_priority *compact_priority,
3533                      int *compaction_retries)
3534 {
3535         struct zone *zone;
3536         struct zoneref *z;
3537
3538         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3539                 return false;
3540
3541         /*
3542          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3543          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3544          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3545          * watermarks are OK.
3546          */
3547         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3548                                         ac->nodemask) {
3549                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3550                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3551                         return true;
3552         }
3553         return false;
3554 }
3555 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3556
3557 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3558 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3559         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3560
3561 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3562 {
3563         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3564
3565         /* no reclaim without waiting on it */
3566         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3567                 return false;
3568
3569         /* this guy won't enter reclaim */
3570         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) && !(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3571                 return false;
3572
3573         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3574         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3575                 return false;
3576
3577         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3578                 return false;
3579
3580         return true;
3581 }
3582
3583 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3584 {
3585         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3586                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3587 }
3588 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3589
3590 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3591 {
3592         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3593                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3594 }
3595 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3596 #endif
3597
3598 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3599 static int
3600 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3601                                         const struct alloc_context *ac)
3602 {
3603         struct reclaim_state reclaim_state;
3604         int progress;
3605         unsigned int noreclaim_flag;
3606
3607         cond_resched();
3608
3609         /* We now go into synchronous reclaim */
3610         cpuset_memory_pressure_bump();
3611         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3612         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3613         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3614         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3615
3616         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3617                                                                 ac->nodemask);
3618
3619         current->reclaim_state = NULL;
3620         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3621         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3622
3623         cond_resched();
3624
3625         return progress;
3626 }
3627
3628 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3629 static inline struct page *
3630 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3631                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3632                 unsigned long *did_some_progress)
3633 {
3634         struct page *page = NULL;
3635         bool drained = false;
3636
3637         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3638         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3639                 return NULL;
3640
3641 retry:
3642         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3643
3644         /*
3645          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3646          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3647          * Shrink them them and try again
3648          */
3649         if (!page && !drained) {
3650                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3651                 drain_all_pages(NULL);
3652                 drained = true;
3653                 goto retry;
3654         }
3655
3656         return page;
3657 }
3658
3659 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3660 {
3661         struct zoneref *z;
3662         struct zone *zone;
3663         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3664
3665         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3666                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3667                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3668                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3669                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3670         }
3671 }
3672
3673 static inline unsigned int
3674 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3675 {
3676         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3677
3678         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3679         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3680
3681         /*
3682          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3683          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3684          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3685          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3686          */
3687         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3688
3689         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3690                 /*
3691                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3692                  * if it can't schedule.
3693                  */
3694                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3695                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3696                 /*
3697                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3698                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3699                  */
3700                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3701         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3702                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3703
3704 #ifdef CONFIG_CMA
3705         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3706                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3707 #endif
3708         return alloc_flags;
3709 }
3710
3711 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3712 {
3713         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3714                 return false;
3715
3716         /*
3717          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3718          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3719          */
3720         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3721                 return false;
3722
3723         return true;
3724 }
3725
3726 /*
3727  * Distinguish requests which really need access to full memory
3728  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3729  */
3730 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3731 {
3732         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3733                 return 0;
3734         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3735                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3736         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3737                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3738         if (!in_interrupt()) {
3739                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3740                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3741                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3742                         return ALLOC_OOM;
3743         }
3744
3745         return 0;
3746 }
3747
3748 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3749 {
3750         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3751 }
3752
3753 /*
3754  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3755  * for the given allocation request.
3756  *
3757  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3758  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3759  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3760  *
3761  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3762  */
3763 static inline bool
3764 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3765                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3766                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3767 {
3768         struct zone *zone;
3769         struct zoneref *z;
3770
3771         /*
3772          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3773          * their order will become available due to high fragmentation so
3774          * always increment the no progress counter for them
3775          */
3776         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3777                 *no_progress_loops = 0;
3778         else
3779                 (*no_progress_loops)++;
3780
3781         /*
3782          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3783          * several times in the row.
3784          */
3785         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3786                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3787                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3788         }
3789
3790         /*
3791          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3792          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3793          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3794          * screwed and have to go OOM.
3795          */
3796         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3797                                         ac->nodemask) {
3798                 unsigned long available;
3799                 unsigned long reclaimable;
3800                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3801                 bool wmark;
3802
3803                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3804                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3805
3806                 /*
3807                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3808                  * reclaimable pages?
3809                  */
3810                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3811                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3812                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3813                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3814                 if (wmark) {
3815                         /*
3816                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3817                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3818                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3819                          * prevent from pre mature OOM
3820                          */
3821                         if (!did_some_progress) {
3822                                 unsigned long write_pending;
3823
3824                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3825                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3826
3827                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3828                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3829                                         return true;
3830                                 }
3831                         }
3832
3833                         /*
3834                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3835                          * context and the current implementation of the WQ
3836                          * concurrency control doesn't recognize that
3837                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3838                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3839                          * do a short sleep here rather than calling
3840                          * cond_resched().
3841                          */
3842                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3843                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3844                         else
3845                                 cond_resched();
3846
3847                         return true;
3848                 }
3849         }
3850
3851         return false;
3852 }
3853
3854 static inline bool
3855 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3856 {
3857         /*
3858          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3859          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3860          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3861          * such a way the check therein was true, and then it became false
3862          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3863          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3864          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3865          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3866          * caller can deal with a violated nodemask.
3867          */
3868         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3869                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3870                 ac->nodemask = NULL;
3871                 return true;
3872         }
3873
3874         /*
3875          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3876          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3877          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3878          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3879          * retry.
3880          */
3881         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3882                 return true;
3883
3884         return false;
3885 }
3886
3887 static inline struct page *
3888 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3889                                                 struct alloc_context *ac)
3890 {
3891         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3892         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3893         struct page *page = NULL;
3894         unsigned int alloc_flags;
3895         unsigned long did_some_progress;
3896         enum compact_priority compact_priority;
3897         enum compact_result compact_result;
3898         int compaction_retries;
3899         int no_progress_loops;
3900         unsigned long alloc_start = jiffies;
3901         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3902         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3903         int reserve_flags;
3904
3905         /*
3906          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3907          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3908          * be using allocators in order of preference for an area that is
3909          * too large.
3910          */
3911         if (order >= MAX_ORDER) {
3912                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3913                 return NULL;
3914         }
3915
3916         /*
3917          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3918          * callers that are not in atomic context.
3919          */
3920         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3921                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3922                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3923
3924 retry_cpuset:
3925         compaction_retries = 0;
3926         no_progress_loops = 0;
3927         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3928         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3929
3930         /*
3931          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3932          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3933          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3934          */
3935         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3936
3937         /*
3938          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3939          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3940          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3941          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3942          */
3943         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3944                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3945         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3946                 goto nopage;
3947
3948         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3949                 wake_all_kswapds(order, ac);
3950
3951         /*
3952          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3953          * that first
3954          */
3955         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3956         if (page)
3957                 goto got_pg;
3958
3959         /*
3960          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3961          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3962          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3963          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3964          * same migratetype.
3965          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3966          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3967          */
3968         if (can_direct_reclaim &&
3969                         (costly_order ||
3970                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3971                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3972                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3973                                                 alloc_flags, ac,
3974                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3975                                                 &compact_result);
3976                 if (page)
3977                         goto got_pg;
3978
3979                 /*
3980                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3981                  * includes THP page fault allocations
3982                  */
3983                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3984                         /*
3985                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3986                          * it is because sync compaction recently failed. If
3987                          * this is the case and the caller requested a THP
3988                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3989                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3990                          * direct reclaim.
3991                          */
3992                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3993                                 goto nopage;
3994
3995                         /*
3996                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3997                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3998                          * using async compaction.
3999                          */
4000                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4001                 }
4002         }
4003
4004 retry:
4005         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4006         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4007                 wake_all_kswapds(order, ac);
4008
4009         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4010         if (reserve_flags)
4011                 alloc_flags = reserve_flags;
4012
4013         /*
4014          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
4015          * These allocations are high priority and system rather than user
4016          * orientated.
4017          */
4018         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4019                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
4020                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4021                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4022         }
4023
4024         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4025         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4026         if (page)
4027                 goto got_pg;
4028
4029         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4030         if (!can_direct_reclaim)
4031                 goto nopage;
4032
4033         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
4034         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
4035                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
4036                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
4037                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
4038                 stall_timeout += 10 * HZ;
4039         }
4040
4041         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4042         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4043                 goto nopage;
4044
4045         /* Try direct reclaim and then allocating */
4046         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4047                                                         &did_some_progress);
4048         if (page)
4049                 goto got_pg;
4050
4051         /* Try direct compaction and then allocating */
4052         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4053                                         compact_priority, &compact_result);
4054         if (page)
4055                 goto got_pg;
4056
4057         /* Do not loop if specifically requested */
4058         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4059                 goto nopage;
4060
4061         /*
4062          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4063          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4064          */
4065         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4066                 goto nopage;
4067
4068         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4069                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4070                 goto retry;
4071
4072         /*
4073          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4074          * reclaim is not able to make any progress because the current
4075          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4076          * of free memory (see __compaction_suitable)
4077          */
4078         if (did_some_progress > 0 &&
4079                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4080                                 compact_result, &compact_priority,
4081                                 &compaction_retries))
4082                 goto retry;
4083
4084
4085         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4086         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4087                 goto retry_cpuset;
4088
4089         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4090         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4091         if (page)
4092                 goto got_pg;
4093
4094         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4095         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4096             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4097              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4098                 goto nopage;
4099
4100         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4101         if (did_some_progress) {
4102                 no_progress_loops = 0;
4103                 goto retry;
4104         }
4105
4106 nopage:
4107         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4108         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4109                 goto retry_cpuset;
4110
4111         /*
4112          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4113          * we always retry
4114          */
4115         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4116                 /*
4117                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4118                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4119                  */
4120                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4121                         goto fail;
4122
4123                 /*
4124                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4125                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4126                  * for somebody to do a work for us
4127                  */
4128                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4129
4130                 /*
4131                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4132                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4133                  * so that we can identify them and convert them to something
4134                  * else.
4135                  */
4136                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4137
4138                 /*
4139                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4140                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4141                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4142                  * the situation worse
4143                  */
4144                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4145                 if (page)
4146                         goto got_pg;
4147
4148                 cond_resched();
4149                 goto retry;
4150         }
4151 fail:
4152         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4153                         "page allocation failure: order:%u", order);
4154 got_pg:
4155         return page;
4156 }
4157
4158 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4159                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4160                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4161                 unsigned int *alloc_flags)
4162 {
4163         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4164         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4165         ac->nodemask = nodemask;
4166         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4167
4168         if (cpusets_enabled()) {
4169                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4170                 if (!ac->nodemask)
4171                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4172                 else
4173                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4174         }
4175
4176         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4177         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4178
4179         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4180
4181         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4182                 return false;
4183
4184         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4185                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4186
4187         return true;
4188 }
4189
4190 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4191 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4192                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4193 {
4194         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4195         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4196
4197         /*
4198          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4199          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4200          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4201          */
4202         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4203                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4204 }
4205
4206 /*
4207  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4208  */
4209 struct page *
4210 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4211                                                         nodemask_t *nodemask)
4212 {
4213         struct page *page;
4214         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4215         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4216         struct alloc_context ac = { };
4217
4218         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4219         alloc_mask = gfp_mask;
4220         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4221                 return NULL;
4222
4223         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4224
4225         /* First allocation attempt */
4226         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4227         if (likely(page))
4228                 goto out;
4229
4230         /*
4231          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4232          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4233          * from a particular context which has been marked by
4234          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4235          */
4236         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4237         ac.spread_dirty_pages = false;
4238
4239         /*
4240          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4241          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4242          */
4243         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4244                 ac.nodemask = nodemask;
4245
4246         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4247
4248 out:
4249         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4250             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4251                 __free_pages(page, order);
4252                 page = NULL;
4253         }
4254
4255         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4256
4257         return page;
4258 }
4259 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4260
4261 /*
4262  * Common helper functions.
4263  */
4264 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4265 {
4266         struct page *page;
4267
4268         /*
4269          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4270          * a highmem page
4271          */
4272         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4273
4274         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4275         if (!page)
4276                 return 0;
4277         return (unsigned long) page_address(page);
4278 }
4279 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4280
4281 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4282 {
4283         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4284 }
4285 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4286
4287 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4288 {
4289         if (put_page_testzero(page)) {
4290                 if (order == 0)
4291                         free_unref_page(page);
4292                 else
4293                         __free_pages_ok(page, order);
4294         }
4295 }
4296
4297 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4298
4299 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4300 {
4301         if (addr != 0) {
4302                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4303                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4304         }
4305 }
4306
4307 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4308
4309 /*
4310  * Page Fragment:
4311  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4312  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4313  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4314  *
4315  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4316  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4317  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4318  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4319  */
4320 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4321                                              gfp_t gfp_mask)
4322 {
4323         struct page *page = NULL;
4324         gfp_t gfp = gfp_mask;
4325
4326 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4327         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4328                     __GFP_NOMEMALLOC;
4329         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4330                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4331         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4332 #endif
4333         if (unlikely(!page))
4334                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4335
4336         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4337
4338         return page;
4339 }
4340
4341 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4342 {
4343         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4344
4345         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4346                 unsigned int order = compound_order(page);
4347
4348                 if (order == 0)
4349                         free_unref_page(page);
4350                 else
4351                         __free_pages_ok(page, order);
4352         }
4353 }
4354 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4355
4356 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4357                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4358 {
4359         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4360         struct page *page;
4361         int offset;
4362
4363         if (unlikely(!nc->va)) {
4364 refill:
4365                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4366                 if (!page)
4367                         return NULL;
4368
4369 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4370                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4371                 size = nc->size;
4372 #endif
4373                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4374                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4375                  */
4376                 page_ref_add(page, size - 1);
4377
4378                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4379                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4380                 nc->pagecnt_bias = size;
4381                 nc->offset = size;
4382         }
4383
4384         offset = nc->offset - fragsz;
4385         if (unlikely(offset < 0)) {
4386                 page = virt_to_page(nc->va);
4387
4388                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4389                         goto refill;
4390
4391 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4392                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4393                 size = nc->size;
4394 #endif
4395                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4396                 set_page_count(page, size);
4397
4398                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4399                 nc->pagecnt_bias = size;
4400                 offset = size - fragsz;
4401         }
4402
4403         nc->pagecnt_bias--;
4404         nc->offset = offset;
4405
4406         return nc->va + offset;
4407 }
4408 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4409
4410 /*
4411  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4412  */
4413 void page_frag_free(void *addr)
4414 {
4415         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4416
4417         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4418                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4419 }
4420 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4421
4422 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4423                 size_t size)
4424 {
4425         if (addr) {
4426                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4427                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4428
4429                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4430                 while (used < alloc_end) {
4431                         free_page(used);
4432                         used += PAGE_SIZE;
4433                 }
4434         }
4435         return (void *)addr;
4436 }
4437
4438 /**
4439  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4440  * @size: the number of bytes to allocate
4441  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4442  *
4443  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4444  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4445  * allocate memory in power-of-two pages.
4446  *
4447  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4448  *
4449  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4450  */
4451 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4452 {
4453         unsigned int order = get_order(size);
4454         unsigned long addr;
4455
4456         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4457         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4458 }
4459 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4460
4461 /**
4462  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4463  *                         pages on a node.
4464  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4465  * @size: the number of bytes to allocate
4466  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4467  *
4468  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4469  * back.
4470  */
4471 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4472 {
4473         unsigned int order = get_order(size);
4474         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4475         if (!p)
4476                 return NULL;
4477         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4478 }
4479
4480 /**
4481  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4482  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4483  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4484  *
4485  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4486  */
4487 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4488 {
4489         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4490         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4491
4492         while (addr < end) {
4493                 free_page(addr);
4494                 addr += PAGE_SIZE;
4495         }
4496 }
4497 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4498
4499 /**
4500  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4501  * @offset: The zone index of the highest zone
4502  *
4503  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4504  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4505  * zone, the number of pages is calculated as:
4506  *
4507  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4508  */
4509 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4510 {
4511         struct zoneref *z;
4512         struct zone *zone;
4513
4514         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4515         unsigned long sum = 0;
4516
4517         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4518
4519         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4520                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4521                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4522                 if (size > high)
4523                         sum += size - high;
4524         }
4525
4526         return sum;
4527 }
4528
4529 /**
4530  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4531  *
4532  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4533  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4534  */
4535 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4536 {
4537         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4538 }
4539 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4540
4541 /**
4542  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4543  *
4544  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4545  * high watermark within all zones.
4546  */
4547 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4548 {
4549         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4550 }
4551
4552 static inline void show_node(struct zone *zone)
4553 {
4554         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4555                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4556 }
4557
4558 long si_mem_available(void)
4559 {
4560         long available;
4561         unsigned long pagecache;
4562         unsigned long wmark_low = 0;
4563         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4564         struct zone *zone;
4565         int lru;
4566
4567         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4568                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4569
4570         for_each_zone(zone)
4571                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4572
4573         /*
4574          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4575          * without causing swapping.
4576          */
4577         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4578
4579         /*
4580          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4581          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4582          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4583          */
4584         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4585         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4586         available += pagecache;
4587
4588         /*
4589          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4590          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4591          */
4592         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4593                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4594                          wmark_low);
4595
4596         if (available < 0)
4597                 available = 0;
4598         return available;
4599 }
4600 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4601
4602 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4603 {
4604         val->totalram = totalram_pages;
4605         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4606         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4607         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4608         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4609         val->freehigh = nr_free_highpages();
4610         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4611 }
4612
4613 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4614
4615 #ifdef CONFIG_NUMA
4616 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4617 {
4618         int zone_type;          /* needs to be signed */
4619         unsigned long managed_pages = 0;
4620         unsigned long managed_highpages = 0;
4621         unsigned long free_highpages = 0;
4622         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4623
4624         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4625                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4626         val->totalram = managed_pages;
4627         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4628         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4629 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4630         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4631                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4632
4633                 if (is_highmem(zone)) {
4634                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4635                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4636                 }
4637         }
4638         val->totalhigh = managed_highpages;
4639         val->freehigh = free_highpages;
4640 #else
4641         val->totalhigh = managed_highpages;
4642         val->freehigh = free_highpages;
4643 #endif
4644         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4645 }
4646 #endif
4647
4648 /*
4649  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4650  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4651  */
4652 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4653 {
4654         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4655                 return false;
4656
4657         /*
4658          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4659          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4660          * have to be precise here.
4661          */
4662         if (!nodemask)
4663                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4664
4665         return !node_isset(nid, *nodemask);
4666 }
4667
4668 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4669
4670 static void show_migration_types(unsigned char type)
4671 {
4672         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4673                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4674                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4675                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4676                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4677 #ifdef CONFIG_CMA
4678                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4679 #endif
4680 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4681                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4682 #endif
4683         };
4684         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4685         char *p = tmp;
4686         int i;
4687
4688         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4689                 if (type & (1 << i))
4690                         *p++ = types[i];
4691         }
4692
4693         *p = '\0';
4694         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4695 }
4696
4697 /*
4698  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4699  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4700  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4701  *
4702  * Bits in @filter:
4703  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4704  *   cpuset.
4705  */
4706 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4707 {
4708         unsigned long free_pcp = 0;
4709         int cpu;
4710         struct zone *zone;
4711         pg_data_t *pgdat;
4712
4713         for_each_populated_zone(zone) {
4714                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4715                         continue;
4716
4717                 for_each_online_cpu(cpu)
4718                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4719         }
4720
4721         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4722                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4723                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4724                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4725                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4726                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4727                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4728                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4729                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4730                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4731                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4732                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4733                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4734                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4735                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4736                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4737                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4738                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4739                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4740                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4741                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
4742                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
4743                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
4744                 free_pcp,
4745                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4746
4747         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4748                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4749                         continue;
4750
4751                 printk("Node %d"
4752                         " active_anon:%lukB"
4753                         " inactive_anon:%lukB"
4754                         " active_file:%lukB"
4755                         " inactive_file:%lukB"
4756                         " unevictable:%lukB"
4757                         " isolated(anon):%lukB"
4758                         " isolated(file):%lukB"
4759                         " mapped:%lukB"
4760                         " dirty:%lukB"
4761                         " writeback:%lukB"
4762                         " shmem:%lukB"
4763 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4764                         " shmem_thp: %lukB"
4765                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4766                         " anon_thp: %lukB"
4767 #endif
4768                         " writeback_tmp:%lukB"
4769                         " unstable:%lukB"
4770                         " all_unreclaimable? %s"
4771                         "\n",
4772                         pgdat->node_id,
4773                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4774                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4775                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4776                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4777                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4778                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4779                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4780                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4781                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4782                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4783                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4784 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4785                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4786                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4787                                         * HPAGE_PMD_NR),
4788                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4789 #endif
4790                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4791                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4792                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4793                                 "yes" : "no");
4794         }
4795
4796         for_each_populated_zone(zone) {
4797                 int i;
4798
4799                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4800                         continue;
4801
4802                 free_pcp = 0;
4803                 for_each_online_cpu(cpu)
4804                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4805
4806                 show_node(zone);
4807                 printk(KERN_CONT
4808                         "%s"
4809                         " free:%lukB"
4810                         " min:%lukB"
4811                         " low:%lukB"
4812                         " high:%lukB"
4813                         " active_anon:%lukB"
4814                         " inactive_anon:%lukB"
4815                         " active_file:%lukB"
4816                         " inactive_file:%lukB"
4817                         " unevictable:%lukB"
4818                         " writepending:%lukB"
4819                         " present:%lukB"
4820                         " managed:%lukB"
4821                         " mlocked:%lukB"
4822                         " kernel_stack:%lukB"
4823                         " pagetables:%lukB"
4824                         " bounce:%lukB"
4825                         " free_pcp:%lukB"
4826                         " local_pcp:%ukB"
4827                         " free_cma:%lukB"
4828                         "\n",
4829                         zone->name,
4830                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4831                         K(min_wmark_pages(zone)),
4832                         K(low_wmark_pages(zone)),
4833                         K(high_wmark_pages(zone)),
4834                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4835                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4836                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4837                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4838                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4839                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4840                         K(zone->present_pages),
4841                         K(zone->managed_pages),
4842                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4843                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4844                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4845                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4846                         K(free_pcp),
4847                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4848                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4849                 printk("lowmem_reserve[]:");
4850                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4851                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4852                 printk(KERN_CONT "\n");
4853         }
4854
4855         for_each_populated_zone(zone) {
4856                 unsigned int order;
4857                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4858                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4859
4860                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4861                         continue;
4862                 show_node(zone);
4863                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4864
4865                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4866                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4867                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4868                         int type;
4869
4870                         nr[order] = area->nr_free;
4871                         total += nr[order] << order;
4872
4873                         types[order] = 0;
4874                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4875                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4876                                         types[order] |= 1 << type;
4877                         }
4878                 }
4879                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4880                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4881                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4882                                nr[order], K(1UL) << order);
4883                         if (nr[order])
4884                                 show_migration_types(types[order]);
4885                 }
4886                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4887         }
4888
4889         hugetlb_show_meminfo();
4890
4891         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4892
4893         show_swap_cache_info();
4894 }
4895
4896 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4897 {
4898         zoneref->zone = zone;
4899         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4900 }
4901
4902 /*
4903  * Builds allocation fallback zone lists.
4904  *
4905  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4906  */
4907 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
4908 {
4909         struct zone *zone;
4910         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4911         int nr_zones = 0;
4912
4913         do {
4914                 zone_type--;
4915                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4916                 if (managed_zone(zone)) {
4917                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
4918                         check_highest_zone(zone_type);
4919                 }
4920         } while (zone_type);
4921
4922         return nr_zones;
4923 }
4924
4925 #ifdef CONFIG_NUMA
4926
4927 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4928 {
4929         /*
4930          * We used to support different zonlists modes but they turned
4931          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
4932          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
4933          * not fail it silently
4934          */
4935         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
4936                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4937                 return -EINVAL;
4938         }
4939         return 0;
4940 }
4941
4942 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4943 {
4944         if (!s)
4945                 return 0;
4946
4947         return __parse_numa_zonelist_order(s);
4948 }
4949 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4950
4951 char numa_zonelist_order[] = "Node";
4952
4953 /*
4954  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4955  */
4956 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4957                 void __user *buffer, size_t *length,
4958                 loff_t *ppos)
4959 {
4960         char *str;
4961         int ret;
4962
4963         if (!write)
4964                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4965         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
4966         if (IS_ERR(str))
4967                 return PTR_ERR(str);
4968
4969         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
4970         kfree(str);
4971         return ret;
4972 }
4973
4974
4975 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4976 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4977
4978 /**
4979  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4980  * @node: node whose fallback list we're appending
4981  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4982  *
4983  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4984  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4985  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4986  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4987  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4988  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4989  * on them otherwise.
4990  * It returns -1 if no node is found.
4991  */
4992 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4993 {
4994         int n, val;
4995         int min_val = INT_MAX;
4996         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4997         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4998
4999         /* Use the local node if we haven't already */
5000         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5001                 node_set(node, *used_node_mask);
5002                 return node;
5003         }
5004
5005         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5006
5007                 /* Don't want a node to appear more than once */
5008                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5009                         continue;
5010
5011                 /* Use the distance array to find the distance */
5012                 val = node_distance(node, n);
5013
5014                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5015                 val += (n < node);
5016
5017                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5018                 tmp = cpumask_of_node(n);
5019                 if (!cpumask_empty(tmp))
5020                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5021
5022                 /* Slight preference for less loaded node */
5023                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5024                 val += node_load[n];
5025
5026                 if (val < min_val) {
5027                         min_val = val;
5028                         best_node = n;
5029                 }
5030         }
5031
5032         if (best_node >= 0)
5033                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5034
5035         return best_node;
5036 }
5037
5038
5039 /*
5040  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5041  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5042  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5043  */
5044 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5045                 unsigned nr_nodes)
5046 {
5047         struct zoneref *zonerefs;
5048         int i;
5049
5050         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5051
5052         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5053                 int nr_zones;
5054
5055                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5056
5057                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5058                 zonerefs += nr_zones;
5059         }
5060         zonerefs->zone = NULL;
5061         zonerefs->zone_idx = 0;
5062 }
5063
5064 /*
5065  * Build gfp_thisnode zonelists
5066  */
5067 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5068 {
5069         struct zoneref *zonerefs;
5070         int nr_zones;
5071
5072         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5073         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5074         zonerefs += nr_zones;
5075         zonerefs->zone = NULL;
5076         zonerefs->zone_idx = 0;
5077 }
5078
5079 /*
5080  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5081  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5082  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5083  * may still exist in local DMA zone.
5084  */
5085
5086 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5087 {
5088         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5089         int node, load, nr_nodes = 0;
5090         nodemask_t used_mask;
5091         int local_node, prev_node;
5092
5093         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5094         local_node = pgdat->node_id;
5095         load = nr_online_nodes;
5096         prev_node = local_node;
5097         nodes_clear(used_mask);
5098
5099         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5100         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5101                 /*
5102                  * We don't want to pressure a particular node.
5103                  * So adding penalty to the first node in same
5104                  * distance group to make it round-robin.
5105                  */
5106                 if (node_distance(local_node, node) !=
5107                     node_distance(local_node, prev_node))
5108                         node_load[node] = load;
5109
5110                 node_order[nr_nodes++] = node;
5111                 prev_node = node;
5112                 load--;
5113         }
5114
5115         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5116         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5117 }
5118
5119 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5120 /*
5121  * Return node id of node used for "local" allocations.
5122  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5123  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5124  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5125  */
5126 int local_memory_node(int node)
5127 {
5128         struct zoneref *z;
5129
5130         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5131                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5132                                    NULL);
5133         return z->zone->node;
5134 }
5135 #endif
5136
5137 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5138 static void setup_min_slab_ratio(void);
5139 #else   /* CONFIG_NUMA */
5140
5141 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5142 {
5143         int node, local_node;
5144         struct zoneref *zonerefs;
5145         int nr_zones;
5146
5147         local_node = pgdat->node_id;
5148
5149         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5150         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5151         zonerefs += nr_zones;
5152
5153         /*
5154          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5155          * of all the other nodes.
5156          * We don't want to pressure a particular node, so when
5157          * building the zones for node N, we make sure that the
5158          * zones coming right after the local ones are those from
5159          * node N+1 (modulo N)
5160          */
5161         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5162                 if (!node_online(node))
5163                         continue;
5164                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5165                 zonerefs += nr_zones;
5166         }
5167         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5168                 if (!node_online(node))
5169                         continue;
5170                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5171                 zonerefs += nr_zones;
5172         }
5173
5174         zonerefs->zone = NULL;
5175         zonerefs->zone_idx = 0;
5176 }
5177
5178 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5179
5180 /*
5181  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5182  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5183  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5184  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5185  * with interrupts disabled.
5186  *
5187  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5188  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5189  * hotplugged processors.
5190  *
5191  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5192  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5193  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5194  */
5195 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5196 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5197 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5198
5199 static void __build_all_zonelists(void *data)
5200 {
5201         int nid;
5202         int __maybe_unused cpu;
5203         pg_data_t *self = data;
5204         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5205
5206         spin_lock(&lock);
5207
5208 #ifdef CONFIG_NUMA
5209         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5210 #endif
5211
5212         /*
5213          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5214          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5215          */
5216         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5217                 build_zonelists(self);
5218         } else {
5219                 for_each_online_node(nid) {
5220                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5221
5222                         build_zonelists(pgdat);
5223                 }
5224
5225 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5226                 /*
5227                  * We now know the "local memory node" for each node--
5228                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5229                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5230                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5231                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5232                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5233                  */
5234                 for_each_online_cpu(cpu)
5235                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5236 #endif
5237         }
5238
5239         spin_unlock(&lock);
5240 }
5241
5242 static noinline void __init
5243 build_all_zonelists_init(void)
5244 {
5245         int cpu;
5246
5247         __build_all_zonelists(NULL);
5248
5249         /*
5250          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5251          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5252          * each zone will be allocated later when the per cpu
5253          * allocator is available.
5254          *
5255          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5256          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5257          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5258          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5259          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5260          * (a chicken-egg dilemma).
5261          */
5262         for_each_possible_cpu(cpu)
5263                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5264
5265         mminit_verify_zonelist();
5266         cpuset_init_current_mems_allowed();
5267 }
5268
5269 /*
5270  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5271  *
5272  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5273  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5274  */
5275 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5276 {
5277         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5278                 build_all_zonelists_init();
5279         } else {
5280                 __build_all_zonelists(pgdat);
5281                 /* cpuset refresh routine should be here */
5282         }
5283         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5284         /*
5285          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5286          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5287          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5288          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5289          * disabled and enable it later
5290          */
5291         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5292                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5293         else
5294                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5295
5296         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5297                 nr_online_nodes,
5298                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5299                 vm_total_pages);
5300 #ifdef CONFIG_NUMA
5301         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5302 #endif
5303 }
5304
5305 /*
5306  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5307  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5308  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5309  */
5310 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5311                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5312 {
5313         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5314         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5315         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5316         unsigned long pfn;
5317         unsigned long nr_initialised = 0;
5318 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5319         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5320 #endif
5321
5322         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5323                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5324
5325         /*
5326          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5327          * memory
5328          */
5329         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5330                 start_pfn += altmap->reserve;
5331
5332         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5333                 /*
5334                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5335                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5336                  */
5337                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5338                         goto not_early;
5339
5340                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5341 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5342                         /*
5343                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5344                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5345                          * on our next iteration of the loop.
5346                          */
5347                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5348 #endif
5349                         continue;
5350                 }
5351                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5352                         continue;
5353                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5354                         break;
5355
5356 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5357                 /*
5358                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5359                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5360                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5361                  */
5362                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5363                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5364                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5365                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5366                                                 break;
5367                                 r = tmp;
5368                         }
5369                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5370                             memblock_is_mirror(r)) {
5371                                 /* already initialized as NORMAL */
5372                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5373                                 continue;
5374                         }
5375                 }
5376 #endif
5377
5378 not_early:
5379                 /*
5380                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5381                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5382                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5383                  * the address space during boot when many long-lived
5384                  * kernel allocations are made.
5385                  *
5386                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5387                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5388                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5389                  * pfn out of zone.
5390                  */
5391                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5392                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5393
5394                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5395                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5396                         cond_resched();
5397                 } else {
5398                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5399                 }
5400         }
5401 }
5402
5403 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5404 {
5405         unsigned int order, t;
5406         for_each_migratetype_order(order, t) {
5407                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5408                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5409         }
5410 }
5411
5412 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5413 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5414         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5415 #endif
5416
5417 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5418 {
5419 #ifdef CONFIG_MMU
5420         int batch;
5421
5422         /*
5423          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5424          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5425          *
5426          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5427          */
5428         batch = zone->managed_pages / 1024;
5429         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5430                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5431         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5432         if (batch < 1)
5433                 batch = 1;
5434
5435         /*
5436          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5437          * of 2 value was found to be more likely to have
5438          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5439          *
5440          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5441          * batches of pages, one task can end up with a lot
5442          * of pages of one half of the possible page colors
5443          * and the other with pages of the other colors.
5444          */
5445         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5446
5447         return batch;
5448
5449 #else
5450         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5451          * conditions.
5452          *
5453          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5454          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5455          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5456          *
5457          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5458          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5459          * can be a significant delay between the individual batches being
5460          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5461          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5462          */
5463         return 0;
5464 #endif
5465 }
5466
5467 /*
5468  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5469  * ->batch must never be higher then ->high.
5470  * The following function updates them in a safe manner without read side
5471  * locking.
5472  *
5473  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5474  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5475  *
5476  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5477  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5478  * exist).
5479  */
5480 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5481                 unsigned long batch)
5482 {
5483        /* start with a fail safe value for batch */
5484         pcp->batch = 1;
5485         smp_wmb();
5486
5487        /* Update high, then batch, in order */
5488         pcp->high = high;
5489         smp_wmb();
5490
5491         pcp->batch = batch;
5492 }
5493
5494 /* a companion to pageset_set_high() */
5495 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5496 {
5497         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5498 }
5499
5500 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5501 {
5502         struct per_cpu_pages *pcp;
5503         int migratetype;
5504
5505         memset(p, 0, sizeof(*p));
5506
5507         pcp = &p->pcp;
5508         pcp->count = 0;
5509         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5510                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5511 }
5512
5513 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5514 {
5515         pageset_init(p);
5516         pageset_set_batch(p, batch);
5517 }
5518
5519 /*
5520  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5521  * to the value high for the pageset p.
5522  */
5523 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5524                                 unsigned long high)
5525 {
5526         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5527         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5528                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5529
5530         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5531 }
5532
5533 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5534                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5535 {
5536         if (percpu_pagelist_fraction)
5537                 pageset_set_high(pcp,
5538                         (zone->managed_pages /
5539                                 percpu_pagelist_fraction));
5540         else
5541                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5542 }
5543
5544 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5545 {
5546         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5547
5548         pageset_init(pcp);
5549         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5550 }
5551
5552 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5553 {
5554         int cpu;
5555         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5556         for_each_possible_cpu(cpu)
5557                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5558 }
5559
5560 /*
5561  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5562  * Before this call only boot pagesets were available.
5563  */
5564 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5565 {
5566         struct pglist_data *pgdat;
5567         struct zone *zone;
5568
5569         for_each_populated_zone(zone)
5570                 setup_zone_pageset(zone);
5571
5572         for_each_online_pgdat(pgdat)
5573                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5574                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5575 }
5576
5577 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5578 {
5579         /*
5580          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5581          * relies on the ability of the linker to provide the
5582          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5583          */
5584         zone->pageset = &boot_pageset;
5585
5586         if (populated_zone(zone))
5587                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5588                         zone->name, zone->present_pages,
5589                                          zone_batchsize(zone));
5590 }
5591
5592 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5593                                         unsigned long zone_start_pfn,
5594                                         unsigned long size)
5595 {
5596         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5597
5598         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5599
5600         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5601
5602         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5603                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5604                         pgdat->node_id,
5605                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5606                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5607
5608         zone_init_free_lists(zone);
5609         zone->initialized = 1;
5610 }
5611
5612 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5613 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5614
5615 /*
5616  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5617  */
5618 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5619                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5620 {
5621         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5622         int nid;
5623
5624         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5625                 return state->last_nid;
5626
5627         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5628         if (nid != -1) {
5629                 state->last_start = start_pfn;
5630                 state->last_end = end_pfn;
5631                 state->last_nid = nid;
5632         }
5633
5634         return nid;
5635 }
5636 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5637
5638 /**
5639  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5640  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5641  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5642  *
5643  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5644  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5645  * memblock_free_early_nid() manually.
5646  */
5647 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5648 {
5649         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5650         int i, this_nid;
5651
5652         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5653                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5654                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5655
5656                 if (start_pfn < end_pfn)
5657                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5658                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5659                                         this_nid);
5660         }
5661 }
5662
5663 /**
5664  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5665  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5666  *
5667  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5668  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5669  */
5670 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5671 {
5672         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5673         int i, this_nid;
5674
5675         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5676                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5677 }
5678
5679 /**
5680  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5681  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5682  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5683  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5684  *
5685  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5686  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5687  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5688  * PFNs will be 0.
5689  */
5690 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5691                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5692 {
5693         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5694         int i;
5695
5696         *start_pfn = -1UL;
5697         *end_pfn = 0;
5698
5699         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5700                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5701                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5702         }
5703
5704         if (*start_pfn == -1UL)
5705                 *start_pfn = 0;
5706 }
5707
5708 /*
5709  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5710  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5711  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5712  */
5713 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5714 {
5715         int zone_index;
5716         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5717                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5718                         continue;
5719
5720                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5721                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5722                         break;
5723         }
5724
5725         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5726         movable_zone = zone_index;
5727 }
5728
5729 /*
5730  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5731  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5732  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5733  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5734  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5735  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5736  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5737  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5738  */
5739 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5740                                         unsigned long zone_type,
5741                                         unsigned long node_start_pfn,
5742                                         unsigned long node_end_pfn,
5743                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5744                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5745 {
5746         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5747         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5748                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5749                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5750                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5751                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5752                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5753
5754                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5755                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5756                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5757                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5758                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5759
5760                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5761                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5762                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5763         }
5764 }
5765
5766 /*
5767  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5768  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5769  */
5770 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5771                                         unsigned long zone_type,
5772                                         unsigned long node_start_pfn,
5773                                         unsigned long node_end_pfn,
5774                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5775                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5776                                         unsigned long *ignored)
5777 {
5778         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5779         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5780                 return 0;
5781
5782         /* Get the start and end of the zone */
5783         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5784         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5785         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5786                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5787                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5788
5789         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5790         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5791                 return 0;
5792
5793         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5794         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5795         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5796
5797         /* Return the spanned pages */
5798         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5799 }
5800
5801 /*
5802  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5803  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5804  */
5805 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5806                                 unsigned long range_start_pfn,
5807                                 unsigned long range_end_pfn)
5808 {
5809         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5810         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5811         int i;
5812
5813         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5814                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5815                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5816                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5817         }
5818         return nr_absent;
5819 }
5820
5821 /**
5822  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5823  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5824  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5825  *
5826  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5827  */
5828 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5829                                                         unsigned long end_pfn)
5830 {
5831         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5832 }
5833
5834 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5835 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5836                                         unsigned long zone_type,
5837                                         unsigned long node_start_pfn,
5838                                         unsigned long node_end_pfn,
5839                                         unsigned long *ignored)
5840 {
5841         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5842         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5843         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5844         unsigned long nr_absent;
5845
5846         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5847         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5848                 return 0;
5849
5850         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5851         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5852
5853         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5854                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5855                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5856         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5857
5858         /*
5859          * ZONE_MOVABLE handling.
5860          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5861          * and vice versa.
5862          */
5863         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5864                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5865                 struct memblock_region *r;
5866
5867                 for_each_memblock(memory, r) {
5868                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5869                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5870                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5871                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5872
5873                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5874                             memblock_is_mirror(r))
5875                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5876
5877                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5878                             !memblock_is_mirror(r))
5879                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5880                 }
5881         }
5882
5883         return nr_absent;
5884 }
5885
5886 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5887 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5888                                         unsigned long zone_type,
5889                                         unsigned long node_start_pfn,
5890                                         unsigned long node_end_pfn,
5891                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5892                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5893                                         unsigned long *zones_size)
5894 {
5895         unsigned int zone;
5896
5897         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5898         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5899                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5900
5901         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5902
5903         return zones_size[zone_type];
5904 }
5905
5906 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5907                                                 unsigned long zone_type,
5908                                                 unsigned long node_start_pfn,
5909                                                 unsigned long node_end_pfn,
5910                                                 unsigned long *zholes_size)
5911 {
5912         if (!zholes_size)
5913                 return 0;
5914
5915         return zholes_size[zone_type];
5916 }
5917
5918 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5919
5920 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5921                                                 unsigned long node_start_pfn,
5922                                                 unsigned long node_end_pfn,
5923                                                 unsigned long *zones_size,
5924                                                 unsigned long *zholes_size)
5925 {
5926         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5927         enum zone_type i;
5928
5929         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5930                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5931                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5932                 unsigned long size, real_size;
5933
5934                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5935                                                   node_start_pfn,
5936                                                   node_end_pfn,
5937                                                   &zone_start_pfn,
5938                                                   &zone_end_pfn,
5939                                                   zones_size);
5940                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5941                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5942                                                   zholes_size);
5943                 if (size)
5944                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5945                 else
5946                         zone->zone_start_pfn = 0;
5947                 zone->spanned_pages = size;
5948                 zone->present_pages = real_size;
5949
5950                 totalpages += size;
5951                 realtotalpages += real_size;
5952         }
5953
5954         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5955         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5956         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5957                                                         realtotalpages);
5958 }
5959
5960 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5961 /*
5962  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5963  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5964  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5965  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5966  * bytes.
5967  */
5968 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5969 {
5970         unsigned long usemapsize;
5971
5972         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5973         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5974         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5975         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5976         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5977
5978         return usemapsize / 8;
5979 }
5980
5981 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5982                                 struct zone *zone,
5983                                 unsigned long zone_start_pfn,
5984                                 unsigned long zonesize)
5985 {
5986         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5987         zone->pageblock_flags = NULL;
5988         if (usemapsize)
5989                 zone->pageblock_flags =
5990                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5991                                                          pgdat->node_id);
5992 }
5993 #else
5994 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5995                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5996 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5997
5998 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5999
6000 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6001 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6002 {
6003         unsigned int order;
6004
6005         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6006         if (pageblock_order)
6007                 return;
6008
6009         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6010                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6011         else
6012                 order = MAX_ORDER - 1;
6013
6014         /*
6015          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6016          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6017          * powerpc.
6018          */
6019         pageblock_order = order;
6020 }
6021 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6022
6023 /*
6024  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6025  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6026  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6027  * the kernel config
6028  */
6029 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6030 {
6031 }
6032
6033 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6034
6035 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6036                                                    unsigned long present_pages)
6037 {
6038         unsigned long pages = spanned_pages;
6039
6040         /*
6041          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6042          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6043          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6044          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6045          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6046          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6047          */
6048         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6049             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6050                 pages = present_pages;
6051
6052         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6053 }
6054
6055 /*
6056  * Set up the zone data structures:
6057  *   - mark all pages reserved
6058  *   - mark all memory queues empty
6059  *   - clear the memory bitmaps
6060  *
6061  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6062  */
6063 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6064 {
6065         enum zone_type j;
6066         int nid = pgdat->node_id;
6067
6068         pgdat_resize_init(pgdat);
6069 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6070         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6071         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6072         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6073 #endif
6074 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6075         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6076         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6077         pgdat->split_queue_len = 0;
6078 #endif
6079         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6080         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6081 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6082         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6083 #endif
6084         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6085         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6086         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6087
6088         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6089
6090         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6091                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6092                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6093                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6094
6095                 size = zone->spanned_pages;
6096                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6097
6098                 /*
6099                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6100                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6101                  * and per-cpu initialisations
6102                  */
6103                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6104                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6105                         if (freesize >= memmap_pages) {
6106                                 freesize -= memmap_pages;
6107                                 if (memmap_pages)
6108                                         printk(KERN_DEBUG
6109                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6110                                                zone_names[j], memmap_pages);
6111                         } else
6112                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6113                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6114                 }
6115
6116                 /* Account for reserved pages */
6117                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6118                         freesize -= dma_reserve;
6119                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6120                                         zone_names[0], dma_reserve);
6121                 }
6122
6123                 if (!is_highmem_idx(j))
6124                         nr_kernel_pages += freesize;
6125                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6126                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6127                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6128                 nr_all_pages += freesize;
6129
6130                 /*
6131                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6132                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6133                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6134                  */
6135                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6136 #ifdef CONFIG_NUMA
6137                 zone->node = nid;
6138 #endif
6139                 zone->name = zone_names[j];
6140                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6141                 spin_lock_init(&zone->lock);
6142                 zone_seqlock_init(zone);
6143                 zone_pcp_init(zone);
6144
6145                 if (!size)
6146                         continue;
6147
6148                 set_pageblock_order();
6149                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6150                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6151                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6152         }
6153 }
6154
6155 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6156 {
6157         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6158         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6159
6160         /* Skip empty nodes */
6161         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6162                 return;
6163
6164 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6165         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6166         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6167         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6168         if (!pgdat->node_mem_map) {
6169                 unsigned long size, end;
6170                 struct page *map;
6171
6172                 /*
6173                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6174                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6175                  * for the buddy allocator to function correctly.
6176                  */
6177                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6178                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6179                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6180                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6181                 if (!map)
6182                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6183                                                                pgdat->node_id);
6184                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6185         }
6186 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6187         /*
6188          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6189          */
6190         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6191                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6192 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6193                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6194                         mem_map -= offset;
6195 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6196         }
6197 #endif
6198 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6199 }
6200
6201 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6202                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6203 {
6204         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6205         unsigned long start_pfn = 0;
6206         unsigned long end_pfn = 0;
6207
6208         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6209         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6210
6211         pgdat->node_id = nid;
6212         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6213         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6215         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6216         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6217                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6218                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6219 #else
6220         start_pfn = node_start_pfn;
6221 #endif
6222         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6223                                   zones_size, zholes_size);
6224
6225         alloc_node_mem_map(pgdat);
6226 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6227         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6228                 nid, (unsigned long)pgdat,
6229                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6230 #endif
6231
6232         reset_deferred_meminit(pgdat);
6233         free_area_init_core(pgdat);
6234 }
6235
6236 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
6237 /*
6238  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6239  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6240  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6241  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6242  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6243  */
6244 void __paginginit zero_resv_unavail(void)
6245 {
6246         phys_addr_t start, end;
6247         unsigned long pfn;
6248         u64 i, pgcnt;
6249
6250         /*
6251          * Loop through ranges that are reserved, but do not have reported
6252          * physical memory backing.
6253          */
6254         pgcnt = 0;
6255         for_each_resv_unavail_range(i, &start, &end) {
6256                 for (pfn = PFN_DOWN(start); pfn < PFN_UP(end); pfn++) {
6257                         mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6258                         pgcnt++;
6259                 }
6260         }
6261
6262         /*
6263          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6264          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6265          * Once memblock is changed so such behaviour is not allowed: i.e.
6266          * list of "reserved" memory must be a subset of list of "memory", then
6267          * this code can be removed.
6268          */
6269         if (pgcnt)
6270                 pr_info("Reserved but unavailable: %lld pages", pgcnt);
6271 }
6272 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK */
6273
6274 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6275
6276 #if MAX_NUMNODES > 1
6277 /*
6278  * Figure out the number of possible node ids.
6279  */
6280 void __init setup_nr_node_ids(void)
6281 {
6282         unsigned int highest;
6283
6284         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6285         nr_node_ids = highest + 1;
6286 }
6287 #endif
6288
6289 /**
6290  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6291  *
6292  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6293  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6294  * all the nodes.
6295  *
6296  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6297  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6298  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6299  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6300  *
6301  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6302  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6303  * populated node map.
6304  *
6305  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6306  * requirement (single node).
6307  */
6308 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6309 {
6310         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6311         unsigned long start, end, mask;
6312         int last_nid = -1;
6313         int i, nid;
6314
6315         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6316                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6317                         last_nid = nid;
6318                         last_end = end;
6319                         continue;
6320                 }
6321
6322                 /*
6323                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6324                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6325                  * too coarse to separate the current node from the last.
6326                  */
6327                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6328                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6329                         mask <<= 1;
6330
6331                 /* accumulate all internode masks */
6332                 accl_mask |= mask;
6333         }
6334
6335         /* convert mask to number of pages */
6336         return ~accl_mask + 1;
6337 }
6338
6339 /* Find the lowest pfn for a node */
6340 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6341 {
6342         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6343         unsigned long start_pfn;
6344         int i;
6345
6346         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6347                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6348
6349         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6350                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6351                 return 0;
6352         }
6353
6354         return min_pfn;
6355 }
6356
6357 /**
6358  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6359  *
6360  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6361  * memblock_set_node().
6362  */
6363 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6364 {
6365         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6366 }
6367
6368 /*
6369  * early_calculate_totalpages()
6370  * Sum pages in active regions for movable zone.
6371  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6372  */
6373 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6374 {
6375         unsigned long totalpages = 0;
6376         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6377         int i, nid;
6378
6379         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6380                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6381
6382                 totalpages += pages;
6383                 if (pages)
6384                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6385         }
6386         return totalpages;
6387 }
6388
6389 /*
6390  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6391  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6392  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6393  * others
6394  */
6395 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6396 {
6397         int i, nid;
6398         unsigned long usable_startpfn;
6399         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6400         /* save the state before borrow the nodemask */
6401         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6402         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6403         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6404         struct memblock_region *r;
6405
6406         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6407         find_usable_zone_for_movable();
6408
6409         /*
6410          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6411          * options.
6412          */
6413         if (movable_node_is_enabled()) {
6414                 for_each_memblock(memory, r) {
6415                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6416                                 continue;
6417
6418                         nid = r->nid;
6419
6420                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6421                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6422                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6423                                 usable_startpfn;
6424                 }
6425
6426                 goto out2;
6427         }
6428
6429         /*
6430          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6431          */
6432         if (mirrored_kernelcore) {
6433                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6434
6435                 for_each_memblock(memory, r) {
6436                         if (memblock_is_mirror(r))
6437                                 continue;
6438
6439                         nid = r->nid;
6440
6441                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6442
6443                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6444                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6445                                 continue;
6446                         }
6447
6448                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6449                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6450                                 usable_startpfn;
6451                 }
6452
6453                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6454                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6455
6456                 goto out2;
6457         }
6458
6459         /*
6460          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6461          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6462          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6463          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6464          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6465          * what movablecore would have allowed.
6466          */
6467         if (required_movablecore) {
6468                 unsigned long corepages;
6469
6470                 /*
6471                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6472                  * was requested by the user
6473                  */
6474                 required_movablecore =
6475                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6476                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6477                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6478
6479                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6480         }
6481
6482         /*
6483          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6484          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6485          */
6486         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6487                 goto out;
6488
6489         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6490         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6491
6492 restart:
6493         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6494         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6495         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6496                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6497
6498                 /*
6499                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6500                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6501                  * amount of memory for the kernel
6502                  */
6503                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6504                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6505
6506                 /*
6507                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6508                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6509                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6510                  */
6511                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6512
6513                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6514                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6515                         unsigned long size_pages;
6516
6517                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6518                         if (start_pfn >= end_pfn)
6519                                 continue;
6520
6521                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6522                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6523                                 unsigned long kernel_pages;
6524                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6525                                                                 - start_pfn;
6526
6527                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6528                                                         kernelcore_remaining);
6529                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6530                                                         required_kernelcore);
6531
6532                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6533                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6534
6535                                         /*
6536                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6537                                          * that if we have to rebalance
6538                                          * kernelcore across nodes, we will
6539                                          * not double account here
6540                                          */
6541                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6542                                         continue;
6543                                 }
6544                                 start_pfn = usable_startpfn;
6545                         }
6546
6547                         /*
6548                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6549                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6550                          * number of pages used as kernelcore
6551                          */
6552                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6553                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6554                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6555                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6556
6557                         /*
6558                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6559                          * break if the kernelcore for this node has been
6560                          * satisfied
6561                          */
6562                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6563                                                                 size_pages);
6564                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6565                         if (!kernelcore_remaining)
6566                                 break;
6567                 }
6568         }
6569
6570         /*
6571          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6572          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6573          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6574          * satisfied
6575          */
6576         usable_nodes--;
6577         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6578                 goto restart;
6579
6580 out2:
6581         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6582         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6583                 zone_movable_pfn[nid] =
6584                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6585
6586 out:
6587         /* restore the node_state */
6588         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6589 }
6590
6591 /* Any regular or high memory on that node ? */
6592 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6593 {
6594         enum zone_type zone_type;
6595
6596         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6597                 return;
6598
6599         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6600                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6601                 if (populated_zone(zone)) {
6602                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6603                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6604                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6605                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6606                         break;
6607                 }
6608         }
6609 }
6610
6611 /**
6612  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6613  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6614  *
6615  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6616  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6617  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6618  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6619  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6620  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6621  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6622  * at arch_max_dma_pfn.
6623  */
6624 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6625 {
6626         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6627         int i, nid;
6628
6629         /* Record where the zone boundaries are */
6630         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6631                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6632         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6633                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6634
6635         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6636
6637         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6638                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6639                         continue;
6640
6641                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6642                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6643                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6644
6645                 start_pfn = end_pfn;
6646         }
6647
6648         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6649         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6650         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6651
6652         /* Print out the zone ranges */
6653         pr_info("Zone ranges:\n");
6654         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6655                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6656                         continue;
6657                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6658                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6659                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6660                         pr_cont("empty\n");
6661                 else
6662                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6663                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6664                                         << PAGE_SHIFT,
6665                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6666                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6667         }
6668
6669         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6670         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6671         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6672                 if (zone_movable_pfn[i])
6673                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6674                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6675         }
6676
6677         /* Print out the early node map */
6678         pr_info("Early memory node ranges\n");
6679         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6680                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6681                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6682                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6683
6684         /* Initialise every node */
6685         mminit_verify_pageflags_layout();
6686         setup_nr_node_ids();
6687         for_each_online_node(nid) {
6688                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6689                 free_area_init_node(nid, NULL,
6690                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6691
6692                 /* Any memory on that node */
6693                 if (pgdat->node_present_pages)
6694                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6695                 check_for_memory(pgdat, nid);
6696         }
6697         zero_resv_unavail();
6698 }
6699
6700 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6701 {
6702         unsigned long long coremem;
6703         if (!p)
6704                 return -EINVAL;
6705
6706         coremem = memparse(p, &p);
6707         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6708
6709         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6710         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6711
6712         return 0;
6713 }
6714
6715 /*
6716  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6717  * cannot be reclaimed or migrated.
6718  */
6719 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6720 {
6721         /* parse kernelcore=mirror */
6722         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6723                 mirrored_kernelcore = true;
6724                 return 0;
6725         }
6726
6727         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6728 }
6729
6730 /*
6731  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6732  * can be reclaimed or migrated.
6733  */
6734 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6735 {
6736         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6737 }
6738
6739 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6740 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6741
6742 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6743
6744 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6745 {
6746         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6747         page_zone(page)->managed_pages += count;
6748         totalram_pages += count;
6749 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6750         if (PageHighMem(page))
6751                 totalhigh_pages += count;
6752 #endif
6753         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6754 }
6755 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6756
6757 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6758 {
6759         void *pos;
6760         unsigned long pages = 0;
6761
6762         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6763         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6764         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6765                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6766                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6767                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6768         }
6769
6770         if (pages && s)
6771                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6772                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6773
6774         return pages;
6775 }
6776 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6777
6778 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6779 void free_highmem_page(struct page *page)
6780 {
6781         __free_reserved_page(page);
6782         totalram_pages++;
6783         page_zone(page)->managed_pages++;
6784         totalhigh_pages++;
6785 }
6786 #endif
6787
6788
6789 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6790 {
6791         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6792         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6793
6794         physpages = get_num_physpages();
6795         codesize = _etext - _stext;
6796         datasize = _edata - _sdata;
6797         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6798         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6799         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6800         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6801
6802         /*
6803          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6804          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6805          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6806          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6807          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6808          */
6809 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6810         do { \
6811                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6812                         size -= adj; \
6813         } while (0)
6814
6815         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6816                      _sinittext, init_code_size);
6817         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6818         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6819         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6820         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6821
6822 #undef  adj_init_size
6823
6824         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6825 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6826                 ", %luK highmem"
6827 #endif
6828                 "%s%s)\n",
6829                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6830                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6831                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6832                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6833                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6834                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6835 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6836                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6837 #endif
6838                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6839 }
6840
6841 /**
6842  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6843  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6844  *
6845  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6846  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6847  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6848  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6849  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6850  * smaller per-cpu batchsize.
6851  */
6852 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6853 {
6854         dma_reserve = new_dma_reserve;
6855 }
6856
6857 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6858 {
6859         free_area_init_node(0, zones_size,
6860                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6861         zero_resv_unavail();
6862 }
6863
6864 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6865 {
6866
6867         lru_add_drain_cpu(cpu);
6868         drain_pages(cpu);
6869
6870         /*
6871          * Spill the event counters of the dead processor
6872          * into the current processors event counters.
6873          * This artificially elevates the count of the current
6874          * processor.
6875          */
6876         vm_events_fold_cpu(cpu);
6877
6878         /*
6879          * Zero the differential counters of the dead processor
6880          * so that the vm statistics are consistent.
6881          *
6882          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6883          * race with what we are doing.
6884          */
6885         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6886         return 0;
6887 }
6888
6889 void __init page_alloc_init(void)
6890 {
6891         int ret;
6892
6893         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6894                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6895                                         page_alloc_cpu_dead);
6896         WARN_ON(ret < 0);
6897 }
6898
6899 /*
6900  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6901  *      or min_free_kbytes changes.
6902  */
6903 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6904 {
6905         struct pglist_data *pgdat;
6906         unsigned long reserve_pages = 0;
6907         enum zone_type i, j;
6908
6909         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6910
6911                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6912
6913                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6914                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6915                         long max = 0;
6916
6917                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6918                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6919                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6920                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6921                         }
6922
6923                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6924                         max += high_wmark_pages(zone);
6925
6926                         if (max > zone->managed_pages)
6927                                 max = zone->managed_pages;
6928
6929                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6930
6931                         reserve_pages += max;
6932                 }
6933         }
6934         totalreserve_pages = reserve_pages;
6935 }
6936
6937 /*
6938  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6939  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6940  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6941  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6942  */
6943 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6944 {
6945         struct pglist_data *pgdat;
6946         enum zone_type j, idx;
6947
6948         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6949                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6950                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6951                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6952
6953                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6954
6955                         idx = j;
6956                         while (idx) {
6957                                 struct zone *lower_zone;
6958
6959                                 idx--;
6960
6961                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6962                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6963
6964                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6965                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6966                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6967                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6968                         }
6969                 }
6970         }
6971
6972         /* update totalreserve_pages */
6973         calculate_totalreserve_pages();
6974 }
6975
6976 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6977 {
6978         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6979         unsigned long lowmem_pages = 0;
6980         struct zone *zone;
6981         unsigned long flags;
6982
6983         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6984         for_each_zone(zone) {
6985                 if (!is_highmem(zone))
6986                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6987         }
6988
6989         for_each_zone(zone) {
6990                 u64 tmp;
6991
6992                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6993                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6994                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6995                 if (is_highmem(zone)) {
6996                         /*
6997                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6998                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6999                          * value here.
7000                          *
7001                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7002                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
7003                          * not be capped for highmem.
7004                          */
7005                         unsigned long min_pages;
7006
7007                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7008                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7009                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7010                 } else {
7011                         /*
7012                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7013                          * proportionate to the zone's size.
7014                          */
7015                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7016                 }
7017
7018                 /*
7019                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7020                  * scale factor in proportion to available memory, but
7021                  * ensure a minimum size on small systems.
7022                  */
7023                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7024                             mult_frac(zone->managed_pages,
7025                                       watermark_scale_factor, 10000));
7026
7027                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7028                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7029
7030                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7031         }
7032
7033         /* update totalreserve_pages */
7034         calculate_totalreserve_pages();
7035 }
7036
7037 /**
7038  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7039  * or when memory is hot-{added|removed}
7040  *
7041  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7042  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7043  */
7044 void setup_per_zone_wmarks(void)
7045 {
7046         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7047
7048         spin_lock(&lock);
7049         __setup_per_zone_wmarks();
7050         spin_unlock(&lock);
7051 }
7052
7053 /*
7054  * Initialise min_free_kbytes.
7055  *
7056  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7057  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7058  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7059  *
7060  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7061  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7062  *
7063  * which yields
7064  *
7065  * 16MB:        512k
7066  * 32MB:        724k
7067  * 64MB:        1024k
7068  * 128MB:       1448k
7069  * 256MB:       2048k
7070  * 512MB:       2896k
7071  * 1024MB:      4096k
7072  * 2048MB:      5792k
7073  * 4096MB:      8192k
7074  * 8192MB:      11584k
7075  * 16384MB:     16384k
7076  */
7077 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7078 {
7079         unsigned long lowmem_kbytes;
7080         int new_min_free_kbytes;
7081
7082         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7083         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7084
7085         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7086                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7087                 if (min_free_kbytes < 128)
7088                         min_free_kbytes = 128;
7089                 if (min_free_kbytes > 65536)
7090                         min_free_kbytes = 65536;
7091         } else {
7092                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7093                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7094         }
7095         setup_per_zone_wmarks();
7096         refresh_zone_stat_thresholds();
7097         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7098
7099 #ifdef CONFIG_NUMA
7100         setup_min_unmapped_ratio();
7101         setup_min_slab_ratio();
7102 #endif
7103
7104         return 0;
7105 }
7106 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7107
7108 /*
7109  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7110  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7111  *      changes.
7112  */
7113 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7114         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7115 {
7116         int rc;
7117
7118         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7119         if (rc)
7120                 return rc;
7121
7122         if (write) {
7123                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7124                 setup_per_zone_wmarks();
7125         }
7126         return 0;
7127 }
7128
7129 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7130         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7131 {
7132         int rc;
7133
7134         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7135         if (rc)
7136                 return rc;
7137
7138         if (write)
7139                 setup_per_zone_wmarks();
7140
7141         return 0;
7142 }
7143
7144 #ifdef CONFIG_NUMA
7145 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7146 {
7147         pg_data_t *pgdat;
7148         struct zone *zone;
7149
7150         for_each_online_pgdat(pgdat)
7151                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7152
7153         for_each_zone(zone)
7154                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7155                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7156 }
7157
7158
7159 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7160         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7161 {
7162         int rc;
7163
7164         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7165         if (rc)
7166                 return rc;
7167
7168         setup_min_unmapped_ratio();
7169
7170         return 0;
7171 }
7172
7173 static void setup_min_slab_ratio(void)
7174 {
7175         pg_data_t *pgdat;
7176         struct zone *zone;
7177
7178         for_each_online_pgdat(pgdat)
7179                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7180
7181         for_each_zone(zone)
7182                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7183                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7184 }
7185
7186 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7187         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7188 {
7189         int rc;
7190
7191         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7192         if (rc)
7193                 return rc;
7194
7195         setup_min_slab_ratio();
7196
7197         return 0;
7198 }
7199 #endif
7200
7201 /*
7202  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7203  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7204  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7205  *
7206  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7207  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7208  * if in function of the boot time zone sizes.
7209  */
7210 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7211         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7212 {
7213         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7214         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7215         return 0;
7216 }
7217
7218 /*
7219  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7220  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7221  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7222  */
7223 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7224         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7225 {
7226         struct zone *zone;
7227         int old_percpu_pagelist_fraction;
7228         int ret;
7229
7230         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7231         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7232
7233         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7234         if (!write || ret < 0)
7235                 goto out;
7236
7237         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7238         if (percpu_pagelist_fraction &&
7239             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7240                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7241                 ret = -EINVAL;
7242                 goto out;
7243         }
7244
7245         /* No change? */
7246         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7247                 goto out;
7248
7249         for_each_populated_zone(zone) {
7250                 unsigned int cpu;
7251
7252                 for_each_possible_cpu(cpu)
7253                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7254                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7255         }
7256 out:
7257         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7258         return ret;
7259 }
7260
7261 #ifdef CONFIG_NUMA
7262 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7263
7264 static int __init set_hashdist(char *str)
7265 {
7266         if (!str)
7267                 return 0;
7268         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7269         return 1;
7270 }
7271 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7272 #endif
7273
7274 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7275 /*
7276  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7277  * is not known to alloc_large_system_hash().
7278  */
7279 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7280 {
7281         return 0;
7282 }
7283 #endif
7284
7285 /*
7286  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7287  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7288  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7289  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7290  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7291  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7292  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7293  */
7294 #if __BITS_PER_LONG > 32
7295 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7296 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7297 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7298 #endif
7299
7300 /*
7301  * allocate a large system hash table from bootmem
7302  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7303  *   quantity of entries
7304  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7305  */
7306 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7307                                      unsigned long bucketsize,
7308                                      unsigned long numentries,
7309                                      int scale,
7310                                      int flags,
7311                                      unsigned int *_hash_shift,
7312                                      unsigned int *_hash_mask,
7313                                      unsigned long low_limit,
7314                                      unsigned long high_limit)
7315 {
7316         unsigned long long max = high_limit;
7317         unsigned long log2qty, size;
7318         void *table = NULL;
7319         gfp_t gfp_flags;
7320
7321         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7322         if (!numentries) {
7323                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7324                 numentries = nr_kernel_pages;
7325                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7326
7327                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7328                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7329                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7330
7331 #if __BITS_PER_LONG > 32
7332                 if (!high_limit) {
7333                         unsigned long adapt;
7334
7335                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7336                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7337                                 scale++;
7338                 }
7339 #endif
7340
7341                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7342                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7343                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7344                 else
7345                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7346
7347                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7348                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7349                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7350                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7351                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7352                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7353                                 BUG_ON(!numentries);
7354                         }
7355                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7356                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7357         }
7358         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7359
7360         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7361         if (max == 0) {
7362                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7363                 do_div(max, bucketsize);
7364         }
7365         max = min(max, 0x80000000ULL);
7366
7367         if (numentries < low_limit)
7368                 numentries = low_limit;
7369         if (numentries > max)
7370                 numentries = max;
7371
7372         log2qty = ilog2(numentries);
7373
7374         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7375         do {
7376                 size = bucketsize << log2qty;
7377                 if (flags & HASH_EARLY) {
7378                         if (flags & HASH_ZERO)
7379                                 table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7380                         else
7381                                 table = memblock_virt_alloc_raw(size, 0);
7382                 } else if (hashdist) {
7383                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7384                 } else {
7385                         /*
7386                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7387                          * some pages at the end of hash table which
7388                          * alloc_pages_exact() automatically does
7389                          */
7390                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7391                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7392                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7393                         }
7394                 }
7395         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7396
7397         if (!table)
7398                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7399
7400         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7401                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7402
7403         if (_hash_shift)
7404                 *_hash_shift = log2qty;
7405         if (_hash_mask)
7406                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7407
7408         return table;
7409 }
7410
7411 /*
7412  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7413  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7414  *
7415  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7416  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7417  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7418  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7419  */
7420 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7421                          int migratetype,
7422                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7423 {
7424         unsigned long pfn, iter, found;
7425
7426         /*
7427          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7428          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7429          */
7430         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7431                 return false;
7432
7433         /*
7434          * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark isolate
7435          * CMA pageblocks even when they are not movable in fact so consider
7436          * them movable here.
7437          */
7438         if (is_migrate_cma(migratetype) &&
7439                         is_migrate_cma(get_pageblock_migratetype(page)))
7440                 return false;
7441
7442         pfn = page_to_pfn(page);
7443         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7444                 unsigned long check = pfn + iter;
7445
7446                 if (!pfn_valid_within(check))
7447                         continue;
7448
7449                 page = pfn_to_page(check);
7450
7451                 if (PageReserved(page))
7452                         return true;
7453
7454                 /*
7455                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7456                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7457                  * handle each tail page individually in migration.
7458                  */
7459                 if (PageHuge(page)) {
7460                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7461                         continue;
7462                 }
7463
7464                 /*
7465                  * We can't use page_count without pin a page
7466                  * because another CPU can free compound page.
7467                  * This check already skips compound tails of THP
7468                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7469                  */
7470                 if (!page_ref_count(page)) {
7471                         if (PageBuddy(page))
7472                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7473                         continue;
7474                 }
7475
7476                 /*
7477                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7478                  * page_count() is not 0.
7479                  */
7480                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7481                         continue;
7482
7483                 if (__PageMovable(page))
7484                         continue;
7485
7486                 if (!PageLRU(page))
7487                         found++;
7488                 /*
7489                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7490                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7491                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7492                  */
7493                 /*
7494                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7495                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7496                  *
7497                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7498                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7499                  * page at boot.
7500                  */
7501                 if (found > count)
7502                         return true;
7503         }
7504         return false;
7505 }
7506
7507 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7508 {
7509         struct zone *zone;
7510         unsigned long pfn;
7511
7512         /*
7513          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7514          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7515          * the zone but still within the section.
7516          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7517          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7518          */
7519         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7520                 return false;
7521
7522         zone = page_zone(page);
7523         pfn = page_to_pfn(page);
7524         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7525                 return false;
7526
7527         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, MIGRATE_MOVABLE, true);
7528 }
7529
7530 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7531
7532 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7533 {
7534         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7535                              pageblock_nr_pages) - 1);
7536 }
7537
7538 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7539 {
7540         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7541                                 pageblock_nr_pages));
7542 }
7543
7544 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7545 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7546                                         unsigned long start, unsigned long end)
7547 {
7548         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7549         unsigned long nr_reclaimed;
7550         unsigned long pfn = start;
7551         unsigned int tries = 0;
7552         int ret = 0;
7553
7554         migrate_prep();
7555
7556         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7557                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7558                         ret = -EINTR;
7559                         break;
7560                 }
7561
7562                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7563                         cc->nr_migratepages = 0;
7564                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7565                         if (!pfn) {
7566                                 ret = -EINTR;
7567                                 break;
7568                         }
7569                         tries = 0;
7570                 } else if (++tries == 5) {
7571                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7572                         break;
7573                 }
7574
7575                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7576                                                         &cc->migratepages);
7577                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7578
7579                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7580                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7581         }
7582         if (ret < 0) {
7583                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7584                 return ret;
7585         }
7586         return 0;
7587 }
7588
7589 /**
7590  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7591  * @start:      start PFN to allocate
7592  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7593  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7594  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7595  *                      in range must have the same migratetype and it must
7596  *                      be either of the two.
7597  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7598  *
7599  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7600  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7601  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7602  * pages fall in.
7603  *
7604  * The PFN range must belong to a single zone.
7605  *
7606  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7607  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7608  * need to be freed with free_contig_range().
7609  */
7610 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7611                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7612 {
7613         unsigned long outer_start, outer_end;
7614         unsigned int order;
7615         int ret = 0;
7616
7617         struct compact_control cc = {
7618                 .nr_migratepages = 0,
7619                 .order = -1,
7620                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7621                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7622                 .ignore_skip_hint = true,
7623                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7624         };
7625         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7626
7627         /*
7628          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7629          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7630          * have different sizes, and due to the way page allocator
7631          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7632          * that page allocator won't try to merge buddies from
7633          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7634          * other migration type.
7635          *
7636          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7637          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7638          * we are interested in).  This will put all the pages in
7639          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7640          *
7641          * When this is done, we take the pages in range from page
7642          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7643          * page allocator will never consider using them.
7644          *
7645          * This lets us mark the pageblocks back as
7646          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7647          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7648          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7649          */
7650
7651         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7652                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7653                                        false);
7654         if (ret)
7655                 return ret;
7656
7657         /*
7658          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7659          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7660          */
7661         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7662         if (ret && ret != -EBUSY)
7663                 goto done;
7664
7665         /*
7666          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7667          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7668          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7669          * What we are going to do is to allocate all pages from
7670          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7671          *
7672          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7673          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7674          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7675          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7676          * once this is done free the pages we are not interested in.
7677          *
7678          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7679          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7680          */
7681
7682         lru_add_drain_all();
7683         drain_all_pages(cc.zone);
7684
7685         order = 0;
7686         outer_start = start;
7687         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7688                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7689                         outer_start = start;
7690                         break;
7691                 }
7692                 outer_start &= ~0UL << order;
7693         }
7694
7695         if (outer_start != start) {
7696                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7697
7698                 /*
7699                  * outer_start page could be small order buddy page and
7700                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7701                  * in this case to report failed page properly
7702                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7703                  */
7704                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7705                         outer_start = start;
7706         }
7707
7708         /* Make sure the range is really isolated. */
7709         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7710                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7711                         __func__, outer_start, end);
7712                 ret = -EBUSY;
7713                 goto done;
7714         }
7715
7716         /* Grab isolated pages from freelists. */
7717         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7718         if (!outer_end) {
7719                 ret = -EBUSY;
7720                 goto done;
7721         }
7722
7723         /* Free head and tail (if any) */
7724         if (start != outer_start)
7725                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7726         if (end != outer_end)
7727                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7728
7729 done:
7730         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7731                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7732         return ret;
7733 }
7734
7735 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7736 {
7737         unsigned int count = 0;
7738
7739         for (; nr_pages--; pfn++) {
7740                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7741
7742                 count += page_count(page) != 1;
7743                 __free_page(page);
7744         }
7745         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7746 }
7747 #endif
7748
7749 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7750 /*
7751  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7752  * page high values need to be recalulated.
7753  */
7754 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7755 {
7756         unsigned cpu;
7757         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7758         for_each_possible_cpu(cpu)
7759                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7760                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7761         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7762 }
7763 #endif
7764
7765 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7766 {
7767         unsigned long flags;
7768         int cpu;
7769         struct per_cpu_pageset *pset;
7770
7771         /* avoid races with drain_pages()  */
7772         local_irq_save(flags);
7773         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7774                 for_each_online_cpu(cpu) {
7775                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7776                         drain_zonestat(zone, pset);
7777                 }
7778                 free_percpu(zone->pageset);
7779                 zone->pageset = &boot_pageset;
7780         }
7781         local_irq_restore(flags);
7782 }
7783
7784 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7785 /*
7786  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7787  * before calling this.
7788  */
7789 void
7790 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7791 {
7792         struct page *page;
7793         struct zone *zone;
7794         unsigned int order, i;
7795         unsigned long pfn;
7796         unsigned long flags;
7797         /* find the first valid pfn */
7798         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7799                 if (pfn_valid(pfn))
7800                         break;
7801         if (pfn == end_pfn)
7802                 return;
7803         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7804         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7805         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7806         pfn = start_pfn;
7807         while (pfn < end_pfn) {
7808                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7809                         pfn++;
7810                         continue;
7811                 }
7812                 page = pfn_to_page(pfn);
7813                 /*
7814                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7815                  * page_count() is not 0.
7816                  */
7817                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7818                         pfn++;
7819                         SetPageReserved(page);
7820                         continue;
7821                 }
7822
7823                 BUG_ON(page_count(page));
7824                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7825                 order = page_order(page);
7826 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7827                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7828                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7829 #endif
7830                 list_del(&page->lru);
7831                 rmv_page_order(page);
7832                 zone->free_area[order].nr_free--;
7833                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7834                         SetPageReserved((page+i));
7835                 pfn += (1 << order);
7836         }
7837         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7838 }
7839 #endif
7840
7841 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7842 {
7843         struct zone *zone = page_zone(page);
7844         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7845         unsigned long flags;
7846         unsigned int order;
7847
7848         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7849         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7850                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7851
7852                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7853                         break;
7854         }
7855         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7856
7857         return order < MAX_ORDER;
7858 }