]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm, page_alloc: don't convert pfn to idx when merging
[linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67
68 #include <asm/sections.h>
69 #include <asm/tlbflush.h>
70 #include <asm/div64.h>
71 #include "internal.h"
72
73 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
74 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
75 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
76
77 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
78 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
80 #endif
81
82 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
83 /*
84  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
85  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
86  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
87  * defined in <linux/topology.h>.
88  */
89 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
90 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
91 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
92 #endif
93
94 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
95 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
96 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
97 #endif
98
99 /*
100  * Array of node states.
101  */
102 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
103         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
104         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
105 #ifndef CONFIG_NUMA
106         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
107 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
108         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
109 #endif
110 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
111         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
112 #endif
113         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
114 #endif  /* NUMA */
115 };
116 EXPORT_SYMBOL(node_states);
117
118 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
119 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
120
121 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
122 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
123 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 /*
129  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
130  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
131  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
132  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
133  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
134  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
135  */
136 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
137 {
138         return page->index;
139 }
140
141 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
142 {
143         page->index = migratetype;
144 }
145
146 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
147 /*
148  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
149  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
150  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
151  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
152  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
153  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
154  */
155
156 static gfp_t saved_gfp_mask;
157
158 void pm_restore_gfp_mask(void)
159 {
160         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
161         if (saved_gfp_mask) {
162                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
163                 saved_gfp_mask = 0;
164         }
165 }
166
167 void pm_restrict_gfp_mask(void)
168 {
169         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
170         WARN_ON(saved_gfp_mask);
171         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
172         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
173 }
174
175 bool pm_suspended_storage(void)
176 {
177         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
178                 return false;
179         return true;
180 }
181 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
182
183 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
184 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
185 #endif
186
187 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
188
189 /*
190  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
191  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
192  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
193  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
194  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
195  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
196  *
197  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
198  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
199  */
200 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202          256,
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205          256,
206 #endif
207 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
208          32,
209 #endif
210          32,
211 };
212
213 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
214
215 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
217          "DMA",
218 #endif
219 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
220          "DMA32",
221 #endif
222          "Normal",
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224          "HighMem",
225 #endif
226          "Movable",
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
228          "Device",
229 #endif
230 };
231
232 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
233         "Unmovable",
234         "Movable",
235         "Reclaimable",
236         "HighAtomic",
237 #ifdef CONFIG_CMA
238         "CMA",
239 #endif
240 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
241         "Isolate",
242 #endif
243 };
244
245 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
246         NULL,
247         free_compound_page,
248 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
249         free_huge_page,
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
252         free_transhuge_page,
253 #endif
254 };
255
256 int min_free_kbytes = 1024;
257 int user_min_free_kbytes = -1;
258 int watermark_scale_factor = 10;
259
260 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
261 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
262 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
263
264 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
265 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
266 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
267 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
268 static unsigned long __initdata required_movablecore;
269 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
270 static bool mirrored_kernelcore;
271
272 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
273 int movable_zone;
274 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
275 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
276
277 #if MAX_NUMNODES > 1
278 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
279 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
280 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
281 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
282 #endif
283
284 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
285
286 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
287 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
288 {
289         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
290 }
291
292 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
293 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
294 {
295         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
296
297         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
298                 return true;
299
300         return false;
301 }
302
303 /*
304  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
305  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
306  */
307 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
308                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
309                                 unsigned long *nr_initialised)
310 {
311         unsigned long max_initialise;
312
313         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
314         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
315                 return true;
316         /*
317          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
318          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
319          */
320         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
321                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
322
323         (*nr_initialised)++;
324         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
325             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
326                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
327                 return false;
328         }
329
330         return true;
331 }
332 #else
333 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
334 {
335 }
336
337 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
338 {
339         return false;
340 }
341
342 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
343                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
344                                 unsigned long *nr_initialised)
345 {
346         return true;
347 }
348 #endif
349
350 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
351 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
352                                                         unsigned long pfn)
353 {
354 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
355         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
356 #else
357         return page_zone(page)->pageblock_flags;
358 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
359 }
360
361 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
362 {
363 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
364         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
365         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
366 #else
367         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
368         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
369 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
370 }
371
372 /**
373  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
374  * @page: The page within the block of interest
375  * @pfn: The target page frame number
376  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
377  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
378  *
379  * Return: pageblock_bits flags
380  */
381 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
382                                         unsigned long pfn,
383                                         unsigned long end_bitidx,
384                                         unsigned long mask)
385 {
386         unsigned long *bitmap;
387         unsigned long bitidx, word_bitidx;
388         unsigned long word;
389
390         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
391         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
392         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
393         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
394
395         word = bitmap[word_bitidx];
396         bitidx += end_bitidx;
397         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
398 }
399
400 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
401                                         unsigned long end_bitidx,
402                                         unsigned long mask)
403 {
404         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
405 }
406
407 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
408 {
409         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
410 }
411
412 /**
413  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
414  * @page: The page within the block of interest
415  * @flags: The flags to set
416  * @pfn: The target page frame number
417  * @end_bitidx: The last bit of interest
418  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
419  */
420 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
421                                         unsigned long pfn,
422                                         unsigned long end_bitidx,
423                                         unsigned long mask)
424 {
425         unsigned long *bitmap;
426         unsigned long bitidx, word_bitidx;
427         unsigned long old_word, word;
428
429         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
430
431         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
432         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
433         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
434         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
435
436         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
437
438         bitidx += end_bitidx;
439         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
440         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
441
442         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
443         for (;;) {
444                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
445                 if (word == old_word)
446                         break;
447                 word = old_word;
448         }
449 }
450
451 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
452 {
453         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
454                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
455                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
456
457         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
458                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
459 }
460
461 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
462 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
463 {
464         int ret = 0;
465         unsigned seq;
466         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
467         unsigned long sp, start_pfn;
468
469         do {
470                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
471                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
472                 sp = zone->spanned_pages;
473                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
474                         ret = 1;
475         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
476
477         if (ret)
478                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
479                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
480                         start_pfn, start_pfn + sp);
481
482         return ret;
483 }
484
485 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
488                 return 0;
489         if (zone != page_zone(page))
490                 return 0;
491
492         return 1;
493 }
494 /*
495  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
496  */
497 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
498 {
499         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
500                 return 1;
501         if (!page_is_consistent(zone, page))
502                 return 1;
503
504         return 0;
505 }
506 #else
507 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
508 {
509         return 0;
510 }
511 #endif
512
513 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
514                 unsigned long bad_flags)
515 {
516         static unsigned long resume;
517         static unsigned long nr_shown;
518         static unsigned long nr_unshown;
519
520         /*
521          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
522          * or allow a steady drip of one report per second.
523          */
524         if (nr_shown == 60) {
525                 if (time_before(jiffies, resume)) {
526                         nr_unshown++;
527                         goto out;
528                 }
529                 if (nr_unshown) {
530                         pr_alert(
531                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
532                                 nr_unshown);
533                         nr_unshown = 0;
534                 }
535                 nr_shown = 0;
536         }
537         if (nr_shown++ == 0)
538                 resume = jiffies + 60 * HZ;
539
540         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
541                 current->comm, page_to_pfn(page));
542         __dump_page(page, reason);
543         bad_flags &= page->flags;
544         if (bad_flags)
545                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
546                                                 bad_flags, &bad_flags);
547         dump_page_owner(page);
548
549         print_modules();
550         dump_stack();
551 out:
552         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
553         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
554         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
555 }
556
557 /*
558  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
559  *
560  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
561  *
562  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
563  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
564  *
565  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
566  * page destructors. See compound_page_dtors.
567  *
568  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
569  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
570  */
571
572 void free_compound_page(struct page *page)
573 {
574         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
575 }
576
577 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
578 {
579         int i;
580         int nr_pages = 1 << order;
581
582         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
583         set_compound_order(page, order);
584         __SetPageHead(page);
585         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
586                 struct page *p = page + i;
587                 set_page_count(p, 0);
588                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
589                 set_compound_head(p, page);
590         }
591         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
592 }
593
594 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
595 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
596 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
597                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
598 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
599 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
600
601 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
602 {
603         if (!buf)
604                 return -EINVAL;
605         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
606 }
607 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
608
609 static bool need_debug_guardpage(void)
610 {
611         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
612         if (!debug_pagealloc_enabled())
613                 return false;
614
615         if (!debug_guardpage_minorder())
616                 return false;
617
618         return true;
619 }
620
621 static void init_debug_guardpage(void)
622 {
623         if (!debug_pagealloc_enabled())
624                 return;
625
626         if (!debug_guardpage_minorder())
627                 return;
628
629         _debug_guardpage_enabled = true;
630 }
631
632 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
633         .need = need_debug_guardpage,
634         .init = init_debug_guardpage,
635 };
636
637 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
638 {
639         unsigned long res;
640
641         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
642                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
643                 return 0;
644         }
645         _debug_guardpage_minorder = res;
646         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
647         return 0;
648 }
649 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
650
651 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
652                                 unsigned int order, int migratetype)
653 {
654         struct page_ext *page_ext;
655
656         if (!debug_guardpage_enabled())
657                 return false;
658
659         if (order >= debug_guardpage_minorder())
660                 return false;
661
662         page_ext = lookup_page_ext(page);
663         if (unlikely(!page_ext))
664                 return false;
665
666         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
667
668         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
669         set_page_private(page, order);
670         /* Guard pages are not available for any usage */
671         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
672
673         return true;
674 }
675
676 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
677                                 unsigned int order, int migratetype)
678 {
679         struct page_ext *page_ext;
680
681         if (!debug_guardpage_enabled())
682                 return;
683
684         page_ext = lookup_page_ext(page);
685         if (unlikely(!page_ext))
686                 return;
687
688         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
689
690         set_page_private(page, 0);
691         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
692                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
693 }
694 #else
695 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
696 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
697                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
698 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
699                                 unsigned int order, int migratetype) {}
700 #endif
701
702 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
703 {
704         set_page_private(page, order);
705         __SetPageBuddy(page);
706 }
707
708 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
709 {
710         __ClearPageBuddy(page);
711         set_page_private(page, 0);
712 }
713
714 /*
715  * This function checks whether a page is free && is the buddy
716  * we can do coalesce a page and its buddy if
717  * (a) the buddy is not in a hole &&
718  * (b) the buddy is in the buddy system &&
719  * (c) a page and its buddy have the same order &&
720  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
721  *
722  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
723  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
724  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
725  * serialized by zone->lock.
726  *
727  * For recording page's order, we use page_private(page).
728  */
729 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
730                                                         unsigned int order)
731 {
732         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
733                 return 0;
734
735         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
736                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
737                         return 0;
738
739                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
740
741                 return 1;
742         }
743
744         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
745                 /*
746                  * zone check is done late to avoid uselessly
747                  * calculating zone/node ids for pages that could
748                  * never merge.
749                  */
750                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
751                         return 0;
752
753                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
754
755                 return 1;
756         }
757         return 0;
758 }
759
760 /*
761  * Freeing function for a buddy system allocator.
762  *
763  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
764  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
765  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
766  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
767  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
768  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
769  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
770  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
771  * parts of the VM system.
772  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
773  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
774  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
775  * field.
776  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
777  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
778  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
779  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
780  * triggers coalescing into a block of larger size.
781  *
782  * -- nyc
783  */
784
785 static inline void __free_one_page(struct page *page,
786                 unsigned long pfn,
787                 struct zone *zone, unsigned int order,
788                 int migratetype)
789 {
790         unsigned long combined_pfn;
791         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
792         struct page *buddy;
793         unsigned int max_order;
794
795         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
796
797         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
798         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
799
800         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
801         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
802                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
803
804         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
805         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
806
807 continue_merging:
808         while (order < max_order - 1) {
809                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
810                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
811                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
812                         goto done_merging;
813                 /*
814                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
815                  * merge with it and move up one order.
816                  */
817                 if (page_is_guard(buddy)) {
818                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
819                 } else {
820                         list_del(&buddy->lru);
821                         zone->free_area[order].nr_free--;
822                         rmv_page_order(buddy);
823                 }
824                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
825                 page = page + (combined_pfn - pfn);
826                 pfn = combined_pfn;
827                 order++;
828         }
829         if (max_order < MAX_ORDER) {
830                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
831                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
832                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
833                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
834                  *
835                  * We don't want to hit this code for the more frequent
836                  * low-order merging.
837                  */
838                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
839                         int buddy_mt;
840
841                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
842                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
843                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
844
845                         if (migratetype != buddy_mt
846                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
847                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
848                                 goto done_merging;
849                 }
850                 max_order++;
851                 goto continue_merging;
852         }
853
854 done_merging:
855         set_page_order(page, order);
856
857         /*
858          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
859          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
860          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
861          * that is happening, add the free page to the tail of the list
862          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
863          * as a higher order page
864          */
865         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
866                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
867                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
868                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
869                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
870                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
871                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
872                         list_add_tail(&page->lru,
873                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
874                         goto out;
875                 }
876         }
877
878         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
879 out:
880         zone->free_area[order].nr_free++;
881 }
882
883 /*
884  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
885  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
886  * check if necessary.
887  */
888 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
889                                         unsigned long check_flags)
890 {
891         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
892                 return false;
893
894         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
895                         page_ref_count(page) |
896 #ifdef CONFIG_MEMCG
897                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
898 #endif
899                         (page->flags & check_flags)))
900                 return false;
901
902         return true;
903 }
904
905 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
906 {
907         const char *bad_reason;
908         unsigned long bad_flags;
909
910         bad_reason = NULL;
911         bad_flags = 0;
912
913         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
914                 bad_reason = "nonzero mapcount";
915         if (unlikely(page->mapping != NULL))
916                 bad_reason = "non-NULL mapping";
917         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
918                 bad_reason = "nonzero _refcount";
919         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
920                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
921                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
922         }
923 #ifdef CONFIG_MEMCG
924         if (unlikely(page->mem_cgroup))
925                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
926 #endif
927         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
928 }
929
930 static inline int free_pages_check(struct page *page)
931 {
932         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
933                 return 0;
934
935         /* Something has gone sideways, find it */
936         free_pages_check_bad(page);
937         return 1;
938 }
939
940 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
941 {
942         int ret = 1;
943
944         /*
945          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
946          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
947          */
948         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
949
950         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
951                 ret = 0;
952                 goto out;
953         }
954         switch (page - head_page) {
955         case 1:
956                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
957                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
958                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
959                         goto out;
960                 }
961                 break;
962         case 2:
963                 /*
964                  * the second tail page: ->mapping is
965                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
966                  */
967                 break;
968         default:
969                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
970                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
971                         goto out;
972                 }
973                 break;
974         }
975         if (unlikely(!PageTail(page))) {
976                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
977                 goto out;
978         }
979         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
980                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
981                 goto out;
982         }
983         ret = 0;
984 out:
985         page->mapping = NULL;
986         clear_compound_head(page);
987         return ret;
988 }
989
990 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
991                                         unsigned int order, bool check_free)
992 {
993         int bad = 0;
994
995         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
996
997         trace_mm_page_free(page, order);
998         kmemcheck_free_shadow(page, order);
999
1000         /*
1001          * Check tail pages before head page information is cleared to
1002          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1003          */
1004         if (unlikely(order)) {
1005                 bool compound = PageCompound(page);
1006                 int i;
1007
1008                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1009
1010                 if (compound)
1011                         ClearPageDoubleMap(page);
1012                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1013                         if (compound)
1014                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1015                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1016                                 bad++;
1017                                 continue;
1018                         }
1019                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1020                 }
1021         }
1022         if (PageMappingFlags(page))
1023                 page->mapping = NULL;
1024         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1025                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1026         if (check_free)
1027                 bad += free_pages_check(page);
1028         if (bad)
1029                 return false;
1030
1031         page_cpupid_reset_last(page);
1032         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1033         reset_page_owner(page, order);
1034
1035         if (!PageHighMem(page)) {
1036                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1037                                            PAGE_SIZE << order);
1038                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1039                                            PAGE_SIZE << order);
1040         }
1041         arch_free_page(page, order);
1042         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1043         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1044         kasan_free_pages(page, order);
1045
1046         return true;
1047 }
1048
1049 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1050 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1051 {
1052         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1053 }
1054
1055 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1056 {
1057         return false;
1058 }
1059 #else
1060 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1061 {
1062         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1063 }
1064
1065 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1066 {
1067         return free_pages_check(page);
1068 }
1069 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1070
1071 /*
1072  * Frees a number of pages from the PCP lists
1073  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1074  * count is the number of pages to free.
1075  *
1076  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1077  * see if this freeing clears that state.
1078  *
1079  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1080  * pinned" detection logic.
1081  */
1082 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1083                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1084 {
1085         int migratetype = 0;
1086         int batch_free = 0;
1087         unsigned long nr_scanned;
1088         bool isolated_pageblocks;
1089
1090         spin_lock(&zone->lock);
1091         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1092         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1093         if (nr_scanned)
1094                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1095
1096         while (count) {
1097                 struct page *page;
1098                 struct list_head *list;
1099
1100                 /*
1101                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1102                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1103                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1104                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1105                  * lists
1106                  */
1107                 do {
1108                         batch_free++;
1109                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1110                                 migratetype = 0;
1111                         list = &pcp->lists[migratetype];
1112                 } while (list_empty(list));
1113
1114                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1115                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1116                         batch_free = count;
1117
1118                 do {
1119                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1120
1121                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1122                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1123                         list_del(&page->lru);
1124
1125                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1126                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1127                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1128                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1129                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1130                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1131
1132                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1133                                 continue;
1134
1135                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1136                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1137                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1138         }
1139         spin_unlock(&zone->lock);
1140 }
1141
1142 static void free_one_page(struct zone *zone,
1143                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1144                                 unsigned int order,
1145                                 int migratetype)
1146 {
1147         unsigned long nr_scanned;
1148         spin_lock(&zone->lock);
1149         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1150         if (nr_scanned)
1151                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1152
1153         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1154                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1155                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1156         }
1157         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1158         spin_unlock(&zone->lock);
1159 }
1160
1161 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1162                                 unsigned long zone, int nid)
1163 {
1164         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1165         init_page_count(page);
1166         page_mapcount_reset(page);
1167         page_cpupid_reset_last(page);
1168
1169         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1170 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1171         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1172         if (!is_highmem_idx(zone))
1173                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1174 #endif
1175 }
1176
1177 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1178                                         int nid)
1179 {
1180         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1181 }
1182
1183 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1184 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1185 {
1186         pg_data_t *pgdat;
1187         int nid, zid;
1188
1189         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1190                 return;
1191
1192         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1193         pgdat = NODE_DATA(nid);
1194
1195         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1196                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1197
1198                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1199                         break;
1200         }
1201         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1202 }
1203 #else
1204 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1205 {
1206 }
1207 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1208
1209 /*
1210  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1211  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1212  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1213  * sent to the buddy page allocator.
1214  */
1215 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1216 {
1217         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1218         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1219
1220         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1221                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1222                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1223
1224                         init_reserved_page(start_pfn);
1225
1226                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1227                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1228
1229                         SetPageReserved(page);
1230                 }
1231         }
1232 }
1233
1234 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1235 {
1236         unsigned long flags;
1237         int migratetype;
1238         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1239
1240         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1241                 return;
1242
1243         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1244         local_irq_save(flags);
1245         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1246         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1247         local_irq_restore(flags);
1248 }
1249
1250 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1251 {
1252         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1253         struct page *p = page;
1254         unsigned int loop;
1255
1256         prefetchw(p);
1257         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1258                 prefetchw(p + 1);
1259                 __ClearPageReserved(p);
1260                 set_page_count(p, 0);
1261         }
1262         __ClearPageReserved(p);
1263         set_page_count(p, 0);
1264
1265         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1266         set_page_refcounted(page);
1267         __free_pages(page, order);
1268 }
1269
1270 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1271         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1272
1273 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1274
1275 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1276 {
1277         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1278         int nid;
1279
1280         spin_lock(&early_pfn_lock);
1281         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1282         if (nid < 0)
1283                 nid = first_online_node;
1284         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1285
1286         return nid;
1287 }
1288 #endif
1289
1290 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1291 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1292                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1293 {
1294         int nid;
1295
1296         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1297         if (nid >= 0 && nid != node)
1298                 return false;
1299         return true;
1300 }
1301
1302 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1303 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1304 {
1305         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1306 }
1307
1308 #else
1309
1310 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1311 {
1312         return true;
1313 }
1314 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1315                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1316 {
1317         return true;
1318 }
1319 #endif
1320
1321
1322 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1323                                                         unsigned int order)
1324 {
1325         if (early_page_uninitialised(pfn))
1326                 return;
1327         return __free_pages_boot_core(page, order);
1328 }
1329
1330 /*
1331  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1332  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1333  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1334  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1335  * pageblocks.
1336  *
1337  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1338  *
1339  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1340  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1341  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1342  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1343  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1344  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1345  * page in a pageblock.
1346  */
1347 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1348                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1349 {
1350         struct page *start_page;
1351         struct page *end_page;
1352
1353         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1354         end_pfn--;
1355
1356         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1357                 return NULL;
1358
1359         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1360
1361         if (page_zone(start_page) != zone)
1362                 return NULL;
1363
1364         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1365
1366         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1367         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1368                 return NULL;
1369
1370         return start_page;
1371 }
1372
1373 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1374 {
1375         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1376         unsigned long block_end_pfn;
1377
1378         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1379         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1380                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1381                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1382
1383                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1384
1385                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1386                                              block_end_pfn, zone))
1387                         return;
1388         }
1389
1390         /* We confirm that there is no hole */
1391         zone->contiguous = true;
1392 }
1393
1394 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1395 {
1396         zone->contiguous = false;
1397 }
1398
1399 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1400 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1401                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1402 {
1403         int i;
1404
1405         if (!page)
1406                 return;
1407
1408         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1409         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1410             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1411                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1412                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1413                 return;
1414         }
1415
1416         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1417                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1418                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1419                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1420         }
1421 }
1422
1423 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1424 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1425 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1426
1427 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1428 {
1429         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1430                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1431 }
1432
1433 /* Initialise remaining memory on a node */
1434 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1435 {
1436         pg_data_t *pgdat = data;
1437         int nid = pgdat->node_id;
1438         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1439         unsigned long start = jiffies;
1440         unsigned long nr_pages = 0;
1441         unsigned long walk_start, walk_end;
1442         int i, zid;
1443         struct zone *zone;
1444         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1445         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1446
1447         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1448                 pgdat_init_report_one_done();
1449                 return 0;
1450         }
1451
1452         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1453         if (!cpumask_empty(cpumask))
1454                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1455
1456         /* Sanity check boundaries */
1457         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1458         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1459         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1460
1461         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1462         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1463                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1464                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1465                         break;
1466         }
1467
1468         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1469                 unsigned long pfn, end_pfn;
1470                 struct page *page = NULL;
1471                 struct page *free_base_page = NULL;
1472                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1473                 int nr_to_free = 0;
1474
1475                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1476                 pfn = first_init_pfn;
1477                 if (pfn < walk_start)
1478                         pfn = walk_start;
1479                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1480                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1481
1482                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1483                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1484                                 goto free_range;
1485
1486                         /*
1487                          * Ensure pfn_valid is checked every
1488                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1489                          */
1490                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1491                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1492                                         page = NULL;
1493                                         goto free_range;
1494                                 }
1495                         }
1496
1497                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1498                                 page = NULL;
1499                                 goto free_range;
1500                         }
1501
1502                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1503                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1504                                 page++;
1505                         } else {
1506                                 nr_pages += nr_to_free;
1507                                 deferred_free_range(free_base_page,
1508                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1509                                 free_base_page = NULL;
1510                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1511
1512                                 page = pfn_to_page(pfn);
1513                                 cond_resched();
1514                         }
1515
1516                         if (page->flags) {
1517                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1518                                 goto free_range;
1519                         }
1520
1521                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1522                         if (!free_base_page) {
1523                                 free_base_page = page;
1524                                 free_base_pfn = pfn;
1525                                 nr_to_free = 0;
1526                         }
1527                         nr_to_free++;
1528
1529                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1530                         continue;
1531 free_range:
1532                         /* Free the current block of pages to allocator */
1533                         nr_pages += nr_to_free;
1534                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1535                                                                 nr_to_free);
1536                         free_base_page = NULL;
1537                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1538                 }
1539                 /* Free the last block of pages to allocator */
1540                 nr_pages += nr_to_free;
1541                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1542
1543                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1544         }
1545
1546         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1547         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1548
1549         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1550                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1551
1552         pgdat_init_report_one_done();
1553         return 0;
1554 }
1555 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1556
1557 void __init page_alloc_init_late(void)
1558 {
1559         struct zone *zone;
1560
1561 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1562         int nid;
1563
1564         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1565         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1566         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1567                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1568         }
1569
1570         /* Block until all are initialised */
1571         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1572
1573         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1574         files_maxfiles_init();
1575 #endif
1576
1577         for_each_populated_zone(zone)
1578                 set_zone_contiguous(zone);
1579 }
1580
1581 #ifdef CONFIG_CMA
1582 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1583 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1584 {
1585         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1586         struct page *p = page;
1587
1588         do {
1589                 __ClearPageReserved(p);
1590                 set_page_count(p, 0);
1591         } while (++p, --i);
1592
1593         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1594
1595         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1596                 i = pageblock_nr_pages;
1597                 p = page;
1598                 do {
1599                         set_page_refcounted(p);
1600                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1601                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1602                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1603         } else {
1604                 set_page_refcounted(page);
1605                 __free_pages(page, pageblock_order);
1606         }
1607
1608         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1609 }
1610 #endif
1611
1612 /*
1613  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1614  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1615  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1616  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1617  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1618  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1619  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1620  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1621  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1622  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1623  *
1624  * -- nyc
1625  */
1626 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1627         int low, int high, struct free_area *area,
1628         int migratetype)
1629 {
1630         unsigned long size = 1 << high;
1631
1632         while (high > low) {
1633                 area--;
1634                 high--;
1635                 size >>= 1;
1636                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1637
1638                 /*
1639                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1640                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1641                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1642                  * pages will stay not present in virtual address space
1643                  */
1644                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1645                         continue;
1646
1647                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1648                 area->nr_free++;
1649                 set_page_order(&page[size], high);
1650         }
1651 }
1652
1653 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1654 {
1655         const char *bad_reason = NULL;
1656         unsigned long bad_flags = 0;
1657
1658         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1659                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1660         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1661                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1662         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1663                 bad_reason = "nonzero _count";
1664         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1665                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1666                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1667                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1668                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1669                 return;
1670         }
1671         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1672                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1673                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1674         }
1675 #ifdef CONFIG_MEMCG
1676         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1677                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1678 #endif
1679         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * This page is about to be returned from the page allocator
1684  */
1685 static inline int check_new_page(struct page *page)
1686 {
1687         if (likely(page_expected_state(page,
1688                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1689                 return 0;
1690
1691         check_new_page_bad(page);
1692         return 1;
1693 }
1694
1695 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1696 {
1697         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1698                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1699 }
1700
1701 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1702 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1703 {
1704         return false;
1705 }
1706
1707 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1708 {
1709         return check_new_page(page);
1710 }
1711 #else
1712 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1713 {
1714         return check_new_page(page);
1715 }
1716 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1717 {
1718         return false;
1719 }
1720 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1721
1722 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1723 {
1724         int i;
1725         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1726                 struct page *p = page + i;
1727
1728                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1729                         return true;
1730         }
1731
1732         return false;
1733 }
1734
1735 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1736                                 gfp_t gfp_flags)
1737 {
1738         set_page_private(page, 0);
1739         set_page_refcounted(page);
1740
1741         arch_alloc_page(page, order);
1742         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1743         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1744         kasan_alloc_pages(page, order);
1745         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1746 }
1747
1748 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1749                                                         unsigned int alloc_flags)
1750 {
1751         int i;
1752         bool poisoned = true;
1753
1754         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1755                 struct page *p = page + i;
1756                 if (poisoned)
1757                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1758         }
1759
1760         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1761
1762         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1763                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1764                         clear_highpage(page + i);
1765
1766         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1767                 prep_compound_page(page, order);
1768
1769         /*
1770          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1771          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1772          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1773          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1774          */
1775         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1776                 set_page_pfmemalloc(page);
1777         else
1778                 clear_page_pfmemalloc(page);
1779 }
1780
1781 /*
1782  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1783  * the smallest available page from the freelists
1784  */
1785 static inline
1786 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1787                                                 int migratetype)
1788 {
1789         unsigned int current_order;
1790         struct free_area *area;
1791         struct page *page;
1792
1793         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1794         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1795                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1796                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1797                                                         struct page, lru);
1798                 if (!page)
1799                         continue;
1800                 list_del(&page->lru);
1801                 rmv_page_order(page);
1802                 area->nr_free--;
1803                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1804                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1805                 return page;
1806         }
1807
1808         return NULL;
1809 }
1810
1811
1812 /*
1813  * This array describes the order lists are fallen back to when
1814  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1815  */
1816 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1817         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1818         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1819         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1820 #ifdef CONFIG_CMA
1821         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1822 #endif
1823 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1824         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1825 #endif
1826 };
1827
1828 #ifdef CONFIG_CMA
1829 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1830                                         unsigned int order)
1831 {
1832         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1833 }
1834 #else
1835 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1836                                         unsigned int order) { return NULL; }
1837 #endif
1838
1839 /*
1840  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1841  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1842  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1843  */
1844 int move_freepages(struct zone *zone,
1845                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1846                           int migratetype)
1847 {
1848         struct page *page;
1849         unsigned int order;
1850         int pages_moved = 0;
1851
1852 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1853         /*
1854          * page_zone is not safe to call in this context when
1855          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1856          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1857          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1858          * grouping pages by mobility
1859          */
1860         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1861 #endif
1862
1863         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1864                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1865                         page++;
1866                         continue;
1867                 }
1868
1869                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1870                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1871
1872                 if (!PageBuddy(page)) {
1873                         page++;
1874                         continue;
1875                 }
1876
1877                 order = page_order(page);
1878                 list_move(&page->lru,
1879                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1880                 page += 1 << order;
1881                 pages_moved += 1 << order;
1882         }
1883
1884         return pages_moved;
1885 }
1886
1887 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1888                                 int migratetype)
1889 {
1890         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1891         struct page *start_page, *end_page;
1892
1893         start_pfn = page_to_pfn(page);
1894         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1895         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1896         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1897         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1898
1899         /* Do not cross zone boundaries */
1900         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1901                 start_page = page;
1902         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1903                 return 0;
1904
1905         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1906 }
1907
1908 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1909                                         int start_order, int migratetype)
1910 {
1911         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1912
1913         while (nr_pageblocks--) {
1914                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1915                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1916         }
1917 }
1918
1919 /*
1920  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1921  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1922  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1923  *
1924  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1925  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1926  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1927  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1928  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1929  * pageblocks.
1930  */
1931 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1932 {
1933         /*
1934          * Leaving this order check is intended, although there is
1935          * relaxed order check in next check. The reason is that
1936          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1937          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1938          * so could be changed anytime.
1939          */
1940         if (order >= pageblock_order)
1941                 return true;
1942
1943         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1944                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1945                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1946                 page_group_by_mobility_disabled)
1947                 return true;
1948
1949         return false;
1950 }
1951
1952 /*
1953  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1954  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1955  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1956  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1957  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1958  */
1959 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1960                                                           int start_type)
1961 {
1962         unsigned int current_order = page_order(page);
1963         int pages;
1964
1965         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1966         if (current_order >= pageblock_order) {
1967                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1968                 return;
1969         }
1970
1971         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1972
1973         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1974         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1975                         page_group_by_mobility_disabled)
1976                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1981  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1982  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1983  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1984  */
1985 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1986                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1987 {
1988         int i;
1989         int fallback_mt;
1990
1991         if (area->nr_free == 0)
1992                 return -1;
1993
1994         *can_steal = false;
1995         for (i = 0;; i++) {
1996                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1997                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1998                         break;
1999
2000                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2001                         continue;
2002
2003                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2004                         *can_steal = true;
2005
2006                 if (!only_stealable)
2007                         return fallback_mt;
2008
2009                 if (*can_steal)
2010                         return fallback_mt;
2011         }
2012
2013         return -1;
2014 }
2015
2016 /*
2017  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2018  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2019  */
2020 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2021                                 unsigned int alloc_order)
2022 {
2023         int mt;
2024         unsigned long max_managed, flags;
2025
2026         /*
2027          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2028          * Check is race-prone but harmless.
2029          */
2030         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2031         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2032                 return;
2033
2034         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2035
2036         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2037         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2038                 goto out_unlock;
2039
2040         /* Yoink! */
2041         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2042         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2043                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2044                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2045                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2046                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2047         }
2048
2049 out_unlock:
2050         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2051 }
2052
2053 /*
2054  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2055  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2056  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2057  * to recover from than an OOM.
2058  *
2059  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2060  * pageblock is exhausted.
2061  */
2062 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2063                                                 bool force)
2064 {
2065         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2066         unsigned long flags;
2067         struct zoneref *z;
2068         struct zone *zone;
2069         struct page *page;
2070         int order;
2071         bool ret;
2072
2073         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2074                                                                 ac->nodemask) {
2075                 /*
2076                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2077                  * is really high.
2078                  */
2079                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2080                                         pageblock_nr_pages)
2081                         continue;
2082
2083                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2084                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2085                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2086
2087                         page = list_first_entry_or_null(
2088                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2089                                         struct page, lru);
2090                         if (!page)
2091                                 continue;
2092
2093                         /*
2094                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2095                          * we can counter several free pages in a pageblock
2096                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2097                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2098                          * adjust the count once.
2099                          */
2100                         if (get_pageblock_migratetype(page) ==
2101                                                         MIGRATE_HIGHATOMIC) {
2102                                 /*
2103                                  * It should never happen but changes to
2104                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2105                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2106                                  * while unreserving so be safe and watch for
2107                                  * underflows.
2108                                  */
2109                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2110                                                 pageblock_nr_pages,
2111                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2112                         }
2113
2114                         /*
2115                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2116                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2117                          * is doing the work and needs the pages. More
2118                          * importantly, if the block was always converted to
2119                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2120                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2121                          * may increase.
2122                          */
2123                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2124                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2125                         if (ret) {
2126                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2127                                 return ret;
2128                         }
2129                 }
2130                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2131         }
2132
2133         return false;
2134 }
2135
2136 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2137 static inline struct page *
2138 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2139 {
2140         struct free_area *area;
2141         unsigned int current_order;
2142         struct page *page;
2143         int fallback_mt;
2144         bool can_steal;
2145
2146         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2147         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2148                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2149                                 --current_order) {
2150                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2151                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2152                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2153                 if (fallback_mt == -1)
2154                         continue;
2155
2156                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2157                                                 struct page, lru);
2158                 if (can_steal &&
2159                         get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_HIGHATOMIC)
2160                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2161
2162                 /* Remove the page from the freelists */
2163                 area->nr_free--;
2164                 list_del(&page->lru);
2165                 rmv_page_order(page);
2166
2167                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2168                                         start_migratetype);
2169                 /*
2170                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2171                  * migratetype depending on the decisions in
2172                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2173                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2174                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2175                  */
2176                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2177
2178                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2179                         start_migratetype, fallback_mt);
2180
2181                 return page;
2182         }
2183
2184         return NULL;
2185 }
2186
2187 /*
2188  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2189  * Call me with the zone->lock already held.
2190  */
2191 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2192                                 int migratetype)
2193 {
2194         struct page *page;
2195
2196         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2197         if (unlikely(!page)) {
2198                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2199                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2200
2201                 if (!page)
2202                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2203         }
2204
2205         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2206         return page;
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2211  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2212  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2213  */
2214 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2215                         unsigned long count, struct list_head *list,
2216                         int migratetype, bool cold)
2217 {
2218         int i, alloced = 0;
2219
2220         spin_lock(&zone->lock);
2221         for (i = 0; i < count; ++i) {
2222                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2223                 if (unlikely(page == NULL))
2224                         break;
2225
2226                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2227                         continue;
2228
2229                 /*
2230                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2231                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2232                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2233                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2234                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2235                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2236                  * properly.
2237                  */
2238                 if (likely(!cold))
2239                         list_add(&page->lru, list);
2240                 else
2241                         list_add_tail(&page->lru, list);
2242                 list = &page->lru;
2243                 alloced++;
2244                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2245                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2246                                               -(1 << order));
2247         }
2248
2249         /*
2250          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2251          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2252          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2253          * pages added to the pcp list.
2254          */
2255         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2256         spin_unlock(&zone->lock);
2257         return alloced;
2258 }
2259
2260 #ifdef CONFIG_NUMA
2261 /*
2262  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2263  * currently executing processor on remote nodes after they have
2264  * expired.
2265  *
2266  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2267  * a single processor.
2268  */
2269 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2270 {
2271         unsigned long flags;
2272         int to_drain, batch;
2273
2274         local_irq_save(flags);
2275         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2276         to_drain = min(pcp->count, batch);
2277         if (to_drain > 0) {
2278                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2279                 pcp->count -= to_drain;
2280         }
2281         local_irq_restore(flags);
2282 }
2283 #endif
2284
2285 /*
2286  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2287  *
2288  * The processor must either be the current processor and the
2289  * thread pinned to the current processor or a processor that
2290  * is not online.
2291  */
2292 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2293 {
2294         unsigned long flags;
2295         struct per_cpu_pageset *pset;
2296         struct per_cpu_pages *pcp;
2297
2298         local_irq_save(flags);
2299         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2300
2301         pcp = &pset->pcp;
2302         if (pcp->count) {
2303                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2304                 pcp->count = 0;
2305         }
2306         local_irq_restore(flags);
2307 }
2308
2309 /*
2310  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2311  *
2312  * The processor must either be the current processor and the
2313  * thread pinned to the current processor or a processor that
2314  * is not online.
2315  */
2316 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2317 {
2318         struct zone *zone;
2319
2320         for_each_populated_zone(zone) {
2321                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2322         }
2323 }
2324
2325 /*
2326  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2327  *
2328  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2329  * the single zone's pages.
2330  */
2331 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2332 {
2333         int cpu = smp_processor_id();
2334
2335         if (zone)
2336                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2337         else
2338                 drain_pages(cpu);
2339 }
2340
2341 /*
2342  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2343  *
2344  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2345  *
2346  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2347  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2348  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2349  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2350  * before the call to on_each_cpu_mask().
2351  */
2352 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2353 {
2354         int cpu;
2355
2356         /*
2357          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2358          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2359          */
2360         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2361
2362         /*
2363          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2364          * as offline notification will cause the notified
2365          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2366          * disables preemption as part of its processing
2367          */
2368         for_each_online_cpu(cpu) {
2369                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2370                 struct zone *z;
2371                 bool has_pcps = false;
2372
2373                 if (zone) {
2374                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2375                         if (pcp->pcp.count)
2376                                 has_pcps = true;
2377                 } else {
2378                         for_each_populated_zone(z) {
2379                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2380                                 if (pcp->pcp.count) {
2381                                         has_pcps = true;
2382                                         break;
2383                                 }
2384                         }
2385                 }
2386
2387                 if (has_pcps)
2388                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2389                 else
2390                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2391         }
2392         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2393                                                                 zone, 1);
2394 }
2395
2396 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2397
2398 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2399 {
2400         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2401         unsigned long flags;
2402         unsigned int order, t;
2403         struct page *page;
2404
2405         if (zone_is_empty(zone))
2406                 return;
2407
2408         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2409
2410         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2411         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2412                 if (pfn_valid(pfn)) {
2413                         page = pfn_to_page(pfn);
2414
2415                         if (page_zone(page) != zone)
2416                                 continue;
2417
2418                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2419                                 swsusp_unset_page_free(page);
2420                 }
2421
2422         for_each_migratetype_order(order, t) {
2423                 list_for_each_entry(page,
2424                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2425                         unsigned long i;
2426
2427                         pfn = page_to_pfn(page);
2428                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2429                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2430                 }
2431         }
2432         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2433 }
2434 #endif /* CONFIG_PM */
2435
2436 /*
2437  * Free a 0-order page
2438  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2439  */
2440 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2441 {
2442         struct zone *zone = page_zone(page);
2443         struct per_cpu_pages *pcp;
2444         unsigned long flags;
2445         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2446         int migratetype;
2447
2448         if (!free_pcp_prepare(page))
2449                 return;
2450
2451         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2452         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2453         local_irq_save(flags);
2454         __count_vm_event(PGFREE);
2455
2456         /*
2457          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2458          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2459          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2460          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2461          * excessively into the page allocator
2462          */
2463         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2464                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2465                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2466                         goto out;
2467                 }
2468                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2469         }
2470
2471         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2472         if (!cold)
2473                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2474         else
2475                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2476         pcp->count++;
2477         if (pcp->count >= pcp->high) {
2478                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2479                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2480                 pcp->count -= batch;
2481         }
2482
2483 out:
2484         local_irq_restore(flags);
2485 }
2486
2487 /*
2488  * Free a list of 0-order pages
2489  */
2490 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2491 {
2492         struct page *page, *next;
2493
2494         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2495                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2496                 free_hot_cold_page(page, cold);
2497         }
2498 }
2499
2500 /*
2501  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2502  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2503  * Each sub-page must be freed individually.
2504  *
2505  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2506  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2507  */
2508 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2509 {
2510         int i;
2511
2512         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2513         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2514
2515 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2516         /*
2517          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2518          * otherwise free the whole shadow.
2519          */
2520         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2521                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2522 #endif
2523
2524         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2525                 set_page_refcounted(page + i);
2526         split_page_owner(page, order);
2527 }
2528 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2529
2530 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2531 {
2532         unsigned long watermark;
2533         struct zone *zone;
2534         int mt;
2535
2536         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2537
2538         zone = page_zone(page);
2539         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2540
2541         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2542                 /*
2543                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2544                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2545                  * watermark, because we already know our high-order page
2546                  * exists.
2547                  */
2548                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2549                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2550                         return 0;
2551
2552                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2553         }
2554
2555         /* Remove page from free list */
2556         list_del(&page->lru);
2557         zone->free_area[order].nr_free--;
2558         rmv_page_order(page);
2559
2560         /*
2561          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2562          * pageblock
2563          */
2564         if (order >= pageblock_order - 1) {
2565                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2566                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2567                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2568                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2569                                 && mt != MIGRATE_HIGHATOMIC)
2570                                 set_pageblock_migratetype(page,
2571                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2572                 }
2573         }
2574
2575
2576         return 1UL << order;
2577 }
2578
2579 /*
2580  * Update NUMA hit/miss statistics
2581  *
2582  * Must be called with interrupts disabled.
2583  */
2584 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2585 {
2586 #ifdef CONFIG_NUMA
2587         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2588
2589         if (z->node != numa_node_id())
2590                 local_stat = NUMA_OTHER;
2591
2592         if (z->node == preferred_zone->node)
2593                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2594         else {
2595                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2596                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2597         }
2598         __inc_zone_state(z, local_stat);
2599 #endif
2600 }
2601
2602 /*
2603  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2604  */
2605 static inline
2606 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2607                         struct zone *zone, unsigned int order,
2608                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2609                         int migratetype)
2610 {
2611         unsigned long flags;
2612         struct page *page;
2613         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2614
2615         if (likely(order == 0)) {
2616                 struct per_cpu_pages *pcp;
2617                 struct list_head *list;
2618
2619                 local_irq_save(flags);
2620                 do {
2621                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2622                         list = &pcp->lists[migratetype];
2623                         if (list_empty(list)) {
2624                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2625                                                 pcp->batch, list,
2626                                                 migratetype, cold);
2627                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2628                                         goto failed;
2629                         }
2630
2631                         if (cold)
2632                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2633                         else
2634                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2635
2636                         list_del(&page->lru);
2637                         pcp->count--;
2638
2639                 } while (check_new_pcp(page));
2640         } else {
2641                 /*
2642                  * We most definitely don't want callers attempting to
2643                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2644                  */
2645                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2646                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2647
2648                 do {
2649                         page = NULL;
2650                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2651                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2652                                 if (page)
2653                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2654                         }
2655                         if (!page)
2656                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2657                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2658                 spin_unlock(&zone->lock);
2659                 if (!page)
2660                         goto failed;
2661                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2662                                           get_pcppage_migratetype(page));
2663         }
2664
2665         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2666         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2667         local_irq_restore(flags);
2668
2669         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2670         return page;
2671
2672 failed:
2673         local_irq_restore(flags);
2674         return NULL;
2675 }
2676
2677 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2678
2679 static struct {
2680         struct fault_attr attr;
2681
2682         bool ignore_gfp_highmem;
2683         bool ignore_gfp_reclaim;
2684         u32 min_order;
2685 } fail_page_alloc = {
2686         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2687         .ignore_gfp_reclaim = true,
2688         .ignore_gfp_highmem = true,
2689         .min_order = 1,
2690 };
2691
2692 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2693 {
2694         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2695 }
2696 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2697
2698 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2699 {
2700         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2701                 return false;
2702         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2703                 return false;
2704         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2705                 return false;
2706         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2707                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2708                 return false;
2709
2710         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2711 }
2712
2713 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2714
2715 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2716 {
2717         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2718         struct dentry *dir;
2719
2720         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2721                                         &fail_page_alloc.attr);
2722         if (IS_ERR(dir))
2723                 return PTR_ERR(dir);
2724
2725         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2726                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2727                 goto fail;
2728         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2729                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2730                 goto fail;
2731         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2732                                 &fail_page_alloc.min_order))
2733                 goto fail;
2734
2735         return 0;
2736 fail:
2737         debugfs_remove_recursive(dir);
2738
2739         return -ENOMEM;
2740 }
2741
2742 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2743
2744 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2745
2746 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2747
2748 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2749 {
2750         return false;
2751 }
2752
2753 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2754
2755 /*
2756  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2757  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2758  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2759  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2760  */
2761 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2762                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2763                          long free_pages)
2764 {
2765         long min = mark;
2766         int o;
2767         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2768
2769         /* free_pages may go negative - that's OK */
2770         free_pages -= (1 << order) - 1;
2771
2772         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2773                 min -= min / 2;
2774
2775         /*
2776          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2777          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2778          * atomic reserve but it avoids a search.
2779          */
2780         if (likely(!alloc_harder))
2781                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2782         else
2783                 min -= min / 4;
2784
2785 #ifdef CONFIG_CMA
2786         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2787         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2788                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2789 #endif
2790
2791         /*
2792          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2793          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2794          * even if a suitable page happened to be free.
2795          */
2796         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2797                 return false;
2798
2799         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2800         if (!order)
2801                 return true;
2802
2803         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2804         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2805                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2806                 int mt;
2807
2808                 if (!area->nr_free)
2809                         continue;
2810
2811                 if (alloc_harder)
2812                         return true;
2813
2814                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2815                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2816                                 return true;
2817                 }
2818
2819 #ifdef CONFIG_CMA
2820                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2821                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2822                         return true;
2823                 }
2824 #endif
2825         }
2826         return false;
2827 }
2828
2829 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2830                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2831 {
2832         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2833                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2834 }
2835
2836 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2837                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2838 {
2839         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2840         long cma_pages = 0;
2841
2842 #ifdef CONFIG_CMA
2843         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2844         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2845                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2846 #endif
2847
2848         /*
2849          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2850          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2851          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2852          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2853          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2854          */
2855         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2856                 return true;
2857
2858         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2859                                         free_pages);
2860 }
2861
2862 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2863                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2864 {
2865         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2866
2867         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2868                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2869
2870         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2871                                                                 free_pages);
2872 }
2873
2874 #ifdef CONFIG_NUMA
2875 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2876 {
2877         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2878                                 RECLAIM_DISTANCE;
2879 }
2880 #else   /* CONFIG_NUMA */
2881 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2882 {
2883         return true;
2884 }
2885 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2886
2887 /*
2888  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2889  * a page.
2890  */
2891 static struct page *
2892 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2893                                                 const struct alloc_context *ac)
2894 {
2895         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2896         struct zone *zone;
2897         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2898
2899         /*
2900          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2901          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2902          */
2903         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2904                                                                 ac->nodemask) {
2905                 struct page *page;
2906                 unsigned long mark;
2907
2908                 if (cpusets_enabled() &&
2909                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2910                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2911                                 continue;
2912                 /*
2913                  * When allocating a page cache page for writing, we
2914                  * want to get it from a node that is within its dirty
2915                  * limit, such that no single node holds more than its
2916                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2917                  * The dirty limits take into account the node's
2918                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2919                  * should be able to balance it without having to
2920                  * write pages from its LRU list.
2921                  *
2922                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2923                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2924                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2925                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2926                  * nodes are together not big enough to reach the
2927                  * global limit.  The proper fix for these situations
2928                  * will require awareness of nodes in the
2929                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2930                  */
2931                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2932                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2933                                 continue;
2934
2935                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
2936                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
2937                                 continue;
2938                         }
2939                 }
2940
2941                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2942                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2943                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2944                         int ret;
2945
2946                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2947                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2948                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2949                                 goto try_this_zone;
2950
2951                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
2952                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2953                                 continue;
2954
2955                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
2956                         switch (ret) {
2957                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
2958                                 /* did not scan */
2959                                 continue;
2960                         case NODE_RECLAIM_FULL:
2961                                 /* scanned but unreclaimable */
2962                                 continue;
2963                         default:
2964                                 /* did we reclaim enough */
2965                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2966                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2967                                         goto try_this_zone;
2968
2969                                 continue;
2970                         }
2971                 }
2972
2973 try_this_zone:
2974                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2975                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2976                 if (page) {
2977                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
2978
2979                         /*
2980                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2981                          * if the pageblock should be reserved for the future
2982                          */
2983                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2984                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2985
2986                         return page;
2987                 }
2988         }
2989
2990         return NULL;
2991 }
2992
2993 /*
2994  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2995  * meminfo in irq context.
2996  */
2997 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2998 {
2999         bool ret = false;
3000
3001 #if NODES_SHIFT > 8
3002         ret = in_interrupt();
3003 #endif
3004         return ret;
3005 }
3006
3007 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask)
3008 {
3009         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3010         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3011
3012         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3013                 return;
3014
3015         /*
3016          * This documents exceptions given to allocations in certain
3017          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3018          * of allowed nodes.
3019          */
3020         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3021                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3022                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3023                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3024         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3025                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3026
3027         show_mem(filter);
3028 }
3029
3030 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, const char *fmt, ...)
3031 {
3032         struct va_format vaf;
3033         va_list args;
3034         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3035                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3036
3037         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3038             debug_guardpage_minorder() > 0)
3039                 return;
3040
3041         pr_warn("%s: ", current->comm);
3042
3043         va_start(args, fmt);
3044         vaf.fmt = fmt;
3045         vaf.va = &args;
3046         pr_cont("%pV", &vaf);
3047         va_end(args);
3048
3049         pr_cont(", mode:%#x(%pGg)\n", gfp_mask, &gfp_mask);
3050
3051         dump_stack();
3052         warn_alloc_show_mem(gfp_mask);
3053 }
3054
3055 static inline struct page *
3056 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3057         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3058 {
3059         struct oom_control oc = {
3060                 .zonelist = ac->zonelist,
3061                 .nodemask = ac->nodemask,
3062                 .memcg = NULL,
3063                 .gfp_mask = gfp_mask,
3064                 .order = order,
3065         };
3066         struct page *page;
3067
3068         *did_some_progress = 0;
3069
3070         /*
3071          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3072          * making progress for us.
3073          */
3074         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3075                 *did_some_progress = 1;
3076                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3077                 return NULL;
3078         }
3079
3080         /*
3081          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3082          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3083          * we're still under heavy pressure.
3084          */
3085         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3086                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3087         if (page)
3088                 goto out;
3089
3090         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3091                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3092                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3093                         goto out;
3094                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3095                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3096                         goto out;
3097                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3098                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3099                         goto out;
3100                 if (pm_suspended_storage())
3101                         goto out;
3102                 /*
3103                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3104                  * other request to make a forward progress.
3105                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3106                  * do much for this context but let's try it to at least get
3107                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3108                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3109                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3110                  */
3111
3112                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3113                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3114                         goto out;
3115         }
3116         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3117         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3118                 *did_some_progress = 1;
3119
3120                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3121                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3122                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3123                         /*
3124                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3125                          * are depleted
3126                          */
3127                         if (!page)
3128                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3129                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3130                 }
3131         }
3132 out:
3133         mutex_unlock(&oom_lock);
3134         return page;
3135 }
3136
3137 /*
3138  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3139  * killer is consider as the only way to move forward.
3140  */
3141 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3142
3143 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3144 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3145 static struct page *
3146 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3147                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3148                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3149 {
3150         struct page *page;
3151
3152         if (!order)
3153                 return NULL;
3154
3155         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3156         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3157                                                                         prio);
3158         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3159
3160         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3161                 return NULL;
3162
3163         /*
3164          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3165          * count a compaction stall
3166          */
3167         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3168
3169         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3170
3171         if (page) {
3172                 struct zone *zone = page_zone(page);
3173
3174                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3175                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3176                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3177                 return page;
3178         }
3179
3180         /*
3181          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3182          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3183          */
3184         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3185
3186         cond_resched();
3187
3188         return NULL;
3189 }
3190
3191 static inline bool
3192 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3193                      enum compact_result compact_result,
3194                      enum compact_priority *compact_priority,
3195                      int *compaction_retries)
3196 {
3197         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3198         int min_priority;
3199
3200         if (!order)
3201                 return false;
3202
3203         if (compaction_made_progress(compact_result))
3204                 (*compaction_retries)++;
3205
3206         /*
3207          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3208          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3209          * failure could be caused by insufficient priority
3210          */
3211         if (compaction_failed(compact_result))
3212                 goto check_priority;
3213
3214         /*
3215          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3216          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3217          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3218          * compaction.
3219          */
3220         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3221                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3222
3223         /*
3224          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3225          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3226          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3227          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3228          * would need much more detailed feedback from compaction to
3229          * make a better decision.
3230          */
3231         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3232                 max_retries /= 4;
3233         if (*compaction_retries <= max_retries)
3234                 return true;
3235
3236         /*
3237          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3238          * all retries or failed at the lower priorities.
3239          */
3240 check_priority:
3241         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3242                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3243         if (*compact_priority > min_priority) {
3244                 (*compact_priority)--;
3245                 *compaction_retries = 0;
3246                 return true;
3247         }
3248         return false;
3249 }
3250 #else
3251 static inline struct page *
3252 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3253                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3254                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3255 {
3256         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3257         return NULL;
3258 }
3259
3260 static inline bool
3261 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3262                      enum compact_result compact_result,
3263                      enum compact_priority *compact_priority,
3264                      int *compaction_retries)
3265 {
3266         struct zone *zone;
3267         struct zoneref *z;
3268
3269         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3270                 return false;
3271
3272         /*
3273          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3274          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3275          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3276          * watermarks are OK.
3277          */
3278         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3279                                         ac->nodemask) {
3280                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3281                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3282                         return true;
3283         }
3284         return false;
3285 }
3286 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3287
3288 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3289 static int
3290 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3291                                         const struct alloc_context *ac)
3292 {
3293         struct reclaim_state reclaim_state;
3294         int progress;
3295
3296         cond_resched();
3297
3298         /* We now go into synchronous reclaim */
3299         cpuset_memory_pressure_bump();
3300         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3301         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3302         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3303         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3304
3305         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3306                                                                 ac->nodemask);
3307
3308         current->reclaim_state = NULL;
3309         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3310         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3311
3312         cond_resched();
3313
3314         return progress;
3315 }
3316
3317 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3318 static inline struct page *
3319 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3320                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3321                 unsigned long *did_some_progress)
3322 {
3323         struct page *page = NULL;
3324         bool drained = false;
3325
3326         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3327         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3328                 return NULL;
3329
3330 retry:
3331         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3332
3333         /*
3334          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3335          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3336          * Shrink them them and try again
3337          */
3338         if (!page && !drained) {
3339                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3340                 drain_all_pages(NULL);
3341                 drained = true;
3342                 goto retry;
3343         }
3344
3345         return page;
3346 }
3347
3348 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3349 {
3350         struct zoneref *z;
3351         struct zone *zone;
3352         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3353
3354         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3355                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3356                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3357                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3358                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3359         }
3360 }
3361
3362 static inline unsigned int
3363 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3364 {
3365         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3366
3367         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3368         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3369
3370         /*
3371          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3372          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3373          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3374          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3375          */
3376         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3377
3378         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3379                 /*
3380                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3381                  * if it can't schedule.
3382                  */
3383                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3384                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3385                 /*
3386                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3387                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3388                  */
3389                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3390         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3391                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3392
3393 #ifdef CONFIG_CMA
3394         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3395                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3396 #endif
3397         return alloc_flags;
3398 }
3399
3400 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3401 {
3402         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3403                 return false;
3404
3405         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3406                 return true;
3407         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3408                 return true;
3409         if (!in_interrupt() &&
3410                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3411                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3412                 return true;
3413
3414         return false;
3415 }
3416
3417 /*
3418  * Maximum number of reclaim retries without any progress before OOM killer
3419  * is consider as the only way to move forward.
3420  */
3421 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
3422
3423 /*
3424  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3425  * for the given allocation request.
3426  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3427  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3428  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3429  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3430  * no_progress_loops).
3431  *
3432  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3433  */
3434 static inline bool
3435 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3436                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3437                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3438 {
3439         struct zone *zone;
3440         struct zoneref *z;
3441
3442         /*
3443          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3444          * their order will become available due to high fragmentation so
3445          * always increment the no progress counter for them
3446          */
3447         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3448                 *no_progress_loops = 0;
3449         else
3450                 (*no_progress_loops)++;
3451
3452         /*
3453          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3454          * several times in the row.
3455          */
3456         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3457                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3458                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3459         }
3460
3461         /*
3462          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3463          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3464          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3465          * screwed and have to go OOM.
3466          */
3467         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3468                                         ac->nodemask) {
3469                 unsigned long available;
3470                 unsigned long reclaimable;
3471
3472                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3473                 available -= DIV_ROUND_UP((*no_progress_loops) * available,
3474                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3475                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3476
3477                 /*
3478                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3479                  * available?
3480                  */
3481                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3482                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3483                         /*
3484                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3485                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3486                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3487                          * prevent from pre mature OOM
3488                          */
3489                         if (!did_some_progress) {
3490                                 unsigned long write_pending;
3491
3492                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3493                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3494
3495                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3496                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3497                                         return true;
3498                                 }
3499                         }
3500
3501                         /*
3502                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3503                          * context and the current implementation of the WQ
3504                          * concurrency control doesn't recognize that
3505                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3506                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3507                          * do a short sleep here rather than calling
3508                          * cond_resched().
3509                          */
3510                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3511                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3512                         else
3513                                 cond_resched();
3514
3515                         return true;
3516                 }
3517         }
3518
3519         return false;
3520 }
3521
3522 static inline struct page *
3523 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3524                                                 struct alloc_context *ac)
3525 {
3526         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3527         struct page *page = NULL;
3528         unsigned int alloc_flags;
3529         unsigned long did_some_progress;
3530         enum compact_priority compact_priority;
3531         enum compact_result compact_result;
3532         int compaction_retries;
3533         int no_progress_loops;
3534         unsigned long alloc_start = jiffies;
3535         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3536         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3537
3538         /*
3539          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3540          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3541          * be using allocators in order of preference for an area that is
3542          * too large.
3543          */
3544         if (order >= MAX_ORDER) {
3545                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3546                 return NULL;
3547         }
3548
3549         /*
3550          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3551          * callers that are not in atomic context.
3552          */
3553         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3554                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3555                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3556
3557 retry_cpuset:
3558         compaction_retries = 0;
3559         no_progress_loops = 0;
3560         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3561         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3562         /*
3563          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3564          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3565          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3566          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3567          */
3568         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3569                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3570         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3571                 goto nopage;
3572
3573
3574         /*
3575          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3576          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3577          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3578          */
3579         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3580
3581         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3582                 wake_all_kswapds(order, ac);
3583
3584         /*
3585          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3586          * that first
3587          */
3588         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3589         if (page)
3590                 goto got_pg;
3591
3592         /*
3593          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3594          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3595          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3596          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3597          */
3598         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3599                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3600                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3601                                                 alloc_flags, ac,
3602                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3603                                                 &compact_result);
3604                 if (page)
3605                         goto got_pg;
3606
3607                 /*
3608                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3609                  * includes THP page fault allocations
3610                  */
3611                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3612                         /*
3613                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3614                          * it is because sync compaction recently failed. If
3615                          * this is the case and the caller requested a THP
3616                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3617                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3618                          * direct reclaim.
3619                          */
3620                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3621                                 goto nopage;
3622
3623                         /*
3624                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3625                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3626                          * using async compaction.
3627                          */
3628                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3629                 }
3630         }
3631
3632 retry:
3633         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3634         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3635                 wake_all_kswapds(order, ac);
3636
3637         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3638                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3639
3640         /*
3641          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3642          * These allocations are high priority and system rather than user
3643          * orientated.
3644          */
3645         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3646                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3647                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3648                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3649         }
3650
3651         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3652         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3653         if (page)
3654                 goto got_pg;
3655
3656         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3657         if (!can_direct_reclaim) {
3658                 /*
3659                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3660                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3661                  * to fail.
3662                  */
3663                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3664                 goto nopage;
3665         }
3666
3667         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3668         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3669                 /*
3670                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3671                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3672                  * for somebody to do a work for us.
3673                  */
3674                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3675                         cond_resched();
3676                         goto retry;
3677                 }
3678                 goto nopage;
3679         }
3680
3681         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3682         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3683                 goto nopage;
3684
3685
3686         /* Try direct reclaim and then allocating */
3687         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3688                                                         &did_some_progress);
3689         if (page)
3690                 goto got_pg;
3691
3692         /* Try direct compaction and then allocating */
3693         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3694                                         compact_priority, &compact_result);
3695         if (page)
3696                 goto got_pg;
3697
3698         /* Do not loop if specifically requested */
3699         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3700                 goto nopage;
3701
3702         /*
3703          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3704          * __GFP_REPEAT
3705          */
3706         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3707                 goto nopage;
3708
3709         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3710         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3711                 warn_alloc(gfp_mask,
3712                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3713                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3714                 stall_timeout += 10 * HZ;
3715         }
3716
3717         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3718                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3719                 goto retry;
3720
3721         /*
3722          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3723          * reclaim is not able to make any progress because the current
3724          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3725          * of free memory (see __compaction_suitable)
3726          */
3727         if (did_some_progress > 0 &&
3728                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3729                                 compact_result, &compact_priority,
3730                                 &compaction_retries))
3731                 goto retry;
3732
3733         /*
3734          * It's possible we raced with cpuset update so the OOM would be
3735          * premature (see below the nopage: label for full explanation).
3736          */
3737         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3738                 goto retry_cpuset;
3739
3740         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3741         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3742         if (page)
3743                 goto got_pg;
3744
3745         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3746         if (did_some_progress) {
3747                 no_progress_loops = 0;
3748                 goto retry;
3749         }
3750
3751 nopage:
3752         /*
3753          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3754          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3755          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3756          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3757          * retry.
3758          */
3759         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3760                 goto retry_cpuset;
3761
3762         warn_alloc(gfp_mask,
3763                         "page allocation failure: order:%u", order);
3764 got_pg:
3765         return page;
3766 }
3767
3768 /*
3769  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3770  */
3771 struct page *
3772 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3773                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3774 {
3775         struct page *page;
3776         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3777         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3778         struct alloc_context ac = {
3779                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3780                 .zonelist = zonelist,
3781                 .nodemask = nodemask,
3782                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3783         };
3784
3785         if (cpusets_enabled()) {
3786                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3787                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3788                 if (!ac.nodemask)
3789                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3790         }
3791
3792         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3793
3794         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3795
3796         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3797
3798         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3799                 return NULL;
3800
3801         /*
3802          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3803          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3804          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3805          */
3806         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3807                 return NULL;
3808
3809         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3810                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3811
3812         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3813         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3814
3815         /*
3816          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3817          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3818          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3819          */
3820         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3821                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3822         if (!ac.preferred_zoneref->zone) {
3823                 page = NULL;
3824                 /*
3825                  * This might be due to race with cpuset_current_mems_allowed
3826                  * update, so make sure we retry with original nodemask in the
3827                  * slow path.
3828                  */
3829                 goto no_zone;
3830         }
3831
3832         /* First allocation attempt */
3833         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3834         if (likely(page))
3835                 goto out;
3836
3837 no_zone:
3838         /*
3839          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3840          * because I/O on the device might not complete.
3841          */
3842         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3843         ac.spread_dirty_pages = false;
3844
3845         /*
3846          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3847          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3848          */
3849         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
3850                 ac.nodemask = nodemask;
3851
3852         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3853
3854 out:
3855         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3856             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3857                 __free_pages(page, order);
3858                 page = NULL;
3859         }
3860
3861         if (kmemcheck_enabled && page)
3862                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3863
3864         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3865
3866         return page;
3867 }
3868 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3869
3870 /*
3871  * Common helper functions.
3872  */
3873 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3874 {
3875         struct page *page;
3876
3877         /*
3878          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3879          * a highmem page
3880          */
3881         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3882
3883         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3884         if (!page)
3885                 return 0;
3886         return (unsigned long) page_address(page);
3887 }
3888 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3889
3890 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3891 {
3892         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3893 }
3894 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3895
3896 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3897 {
3898         if (put_page_testzero(page)) {
3899                 if (order == 0)
3900                         free_hot_cold_page(page, false);
3901                 else
3902                         __free_pages_ok(page, order);
3903         }
3904 }
3905
3906 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3907
3908 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3909 {
3910         if (addr != 0) {
3911                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3912                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3913         }
3914 }
3915
3916 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3917
3918 /*
3919  * Page Fragment:
3920  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3921  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3922  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3923  *
3924  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3925  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3926  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3927  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3928  */
3929 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
3930                                              gfp_t gfp_mask)
3931 {
3932         struct page *page = NULL;
3933         gfp_t gfp = gfp_mask;
3934
3935 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3936         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3937                     __GFP_NOMEMALLOC;
3938         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3939                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3940         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3941 #endif
3942         if (unlikely(!page))
3943                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3944
3945         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3946
3947         return page;
3948 }
3949
3950 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
3951 {
3952         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
3953
3954         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
3955                 unsigned int order = compound_order(page);
3956
3957                 if (order == 0)
3958                         free_hot_cold_page(page, false);
3959                 else
3960                         __free_pages_ok(page, order);
3961         }
3962 }
3963 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
3964
3965 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
3966                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3967 {
3968         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3969         struct page *page;
3970         int offset;
3971
3972         if (unlikely(!nc->va)) {
3973 refill:
3974                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
3975                 if (!page)
3976                         return NULL;
3977
3978 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3979                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3980                 size = nc->size;
3981 #endif
3982                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3983                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3984                  */
3985                 page_ref_add(page, size - 1);
3986
3987                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3988                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3989                 nc->pagecnt_bias = size;
3990                 nc->offset = size;
3991         }
3992
3993         offset = nc->offset - fragsz;
3994         if (unlikely(offset < 0)) {
3995                 page = virt_to_page(nc->va);
3996
3997                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3998                         goto refill;
3999
4000 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4001                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4002                 size = nc->size;
4003 #endif
4004                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4005                 set_page_count(page, size);
4006
4007                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4008                 nc->pagecnt_bias = size;
4009                 offset = size - fragsz;
4010         }
4011
4012         nc->pagecnt_bias--;
4013         nc->offset = offset;
4014
4015         return nc->va + offset;
4016 }
4017 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4018
4019 /*
4020  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4021  */
4022 void page_frag_free(void *addr)
4023 {
4024         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4025
4026         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4027                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4028 }
4029 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4030
4031 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4032                 size_t size)
4033 {
4034         if (addr) {
4035                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4036                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4037
4038                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4039                 while (used < alloc_end) {
4040                         free_page(used);
4041                         used += PAGE_SIZE;
4042                 }
4043         }
4044         return (void *)addr;
4045 }
4046
4047 /**
4048  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4049  * @size: the number of bytes to allocate
4050  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4051  *
4052  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4053  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4054  * allocate memory in power-of-two pages.
4055  *
4056  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4057  *
4058  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4059  */
4060 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4061 {
4062         unsigned int order = get_order(size);
4063         unsigned long addr;
4064
4065         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4066         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4067 }
4068 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4069
4070 /**
4071  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4072  *                         pages on a node.
4073  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4074  * @size: the number of bytes to allocate
4075  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4076  *
4077  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4078  * back.
4079  */
4080 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4081 {
4082         unsigned int order = get_order(size);
4083         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4084         if (!p)
4085                 return NULL;
4086         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4087 }
4088
4089 /**
4090  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4091  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4092  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4093  *
4094  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4095  */
4096 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4097 {
4098         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4099         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4100
4101         while (addr < end) {
4102                 free_page(addr);
4103                 addr += PAGE_SIZE;
4104         }
4105 }
4106 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4107
4108 /**
4109  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4110  * @offset: The zone index of the highest zone
4111  *
4112  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4113  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4114  * zone, the number of pages is calculated as:
4115  *     managed_pages - high_pages
4116  */
4117 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4118 {
4119         struct zoneref *z;
4120         struct zone *zone;
4121
4122         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4123         unsigned long sum = 0;
4124
4125         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4126
4127         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4128                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4129                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4130                 if (size > high)
4131                         sum += size - high;
4132         }
4133
4134         return sum;
4135 }
4136
4137 /**
4138  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4139  *
4140  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4141  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4142  */
4143 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4144 {
4145         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4146 }
4147 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4148
4149 /**
4150  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4151  *
4152  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4153  * high watermark within all zones.
4154  */
4155 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4156 {
4157         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4158 }
4159
4160 static inline void show_node(struct zone *zone)
4161 {
4162         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4163                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4164 }
4165
4166 long si_mem_available(void)
4167 {
4168         long available;
4169         unsigned long pagecache;
4170         unsigned long wmark_low = 0;
4171         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4172         struct zone *zone;
4173         int lru;
4174
4175         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4176                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4177
4178         for_each_zone(zone)
4179                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4180
4181         /*
4182          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4183          * without causing swapping.
4184          */
4185         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4186
4187         /*
4188          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4189          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4190          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4191          */
4192         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4193         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4194         available += pagecache;
4195
4196         /*
4197          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4198          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4199          */
4200         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4201                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4202
4203         if (available < 0)
4204                 available = 0;
4205         return available;
4206 }
4207 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4208
4209 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4210 {
4211         val->totalram = totalram_pages;
4212         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4213         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4214         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4215         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4216         val->freehigh = nr_free_highpages();
4217         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4218 }
4219
4220 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4221
4222 #ifdef CONFIG_NUMA
4223 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4224 {
4225         int zone_type;          /* needs to be signed */
4226         unsigned long managed_pages = 0;
4227         unsigned long managed_highpages = 0;
4228         unsigned long free_highpages = 0;
4229         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4230
4231         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4232                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4233         val->totalram = managed_pages;
4234         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4235         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4236 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4237         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4238                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4239
4240                 if (is_highmem(zone)) {
4241                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4242                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4243                 }
4244         }
4245         val->totalhigh = managed_highpages;
4246         val->freehigh = free_highpages;
4247 #else
4248         val->totalhigh = managed_highpages;
4249         val->freehigh = free_highpages;
4250 #endif
4251         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4252 }
4253 #endif
4254
4255 /*
4256  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4257  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4258  */
4259 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4260 {
4261         bool ret = false;
4262         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4263
4264         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4265                 goto out;
4266
4267         do {
4268                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4269                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4270         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4271 out:
4272         return ret;
4273 }
4274
4275 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4276
4277 static void show_migration_types(unsigned char type)
4278 {
4279         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4280                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4281                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4282                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4283                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4284 #ifdef CONFIG_CMA
4285                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4286 #endif
4287 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4288                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4289 #endif
4290         };
4291         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4292         char *p = tmp;
4293         int i;
4294
4295         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4296                 if (type & (1 << i))
4297                         *p++ = types[i];
4298         }
4299
4300         *p = '\0';
4301         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4302 }
4303
4304 /*
4305  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4306  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4307  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4308  *
4309  * Bits in @filter:
4310  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4311  *   cpuset.
4312  */
4313 void show_free_areas(unsigned int filter)
4314 {
4315         unsigned long free_pcp = 0;
4316         int cpu;
4317         struct zone *zone;
4318         pg_data_t *pgdat;
4319
4320         for_each_populated_zone(zone) {
4321                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4322                         continue;
4323
4324                 for_each_online_cpu(cpu)
4325                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4326         }
4327
4328         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4329                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4330                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4331                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4332                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4333                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4334                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4335                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4336                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4337                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4338                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4339                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4340                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4341                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4342                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4343                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4344                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4345                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4346                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4347                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4348                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4349                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4350                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4351                 free_pcp,
4352                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4353
4354         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4355                 printk("Node %d"
4356                         " active_anon:%lukB"
4357                         " inactive_anon:%lukB"
4358                         " active_file:%lukB"
4359                         " inactive_file:%lukB"
4360                         " unevictable:%lukB"
4361                         " isolated(anon):%lukB"
4362                         " isolated(file):%lukB"
4363                         " mapped:%lukB"
4364                         " dirty:%lukB"
4365                         " writeback:%lukB"
4366                         " shmem:%lukB"
4367 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4368                         " shmem_thp: %lukB"
4369                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4370                         " anon_thp: %lukB"
4371 #endif
4372                         " writeback_tmp:%lukB"
4373                         " unstable:%lukB"
4374                         " pages_scanned:%lu"
4375                         " all_unreclaimable? %s"
4376                         "\n",
4377                         pgdat->node_id,
4378                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4379                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4380                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4381                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4382                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4383                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4384                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4385                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4386                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4387                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4388 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4389                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4390                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4391                                         * HPAGE_PMD_NR),
4392                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4393 #endif
4394                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4395                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4396                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4397                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4398                         !pgdat_reclaimable(pgdat) ? "yes" : "no");
4399         }
4400
4401         for_each_populated_zone(zone) {
4402                 int i;
4403
4404                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4405                         continue;
4406
4407                 free_pcp = 0;
4408                 for_each_online_cpu(cpu)
4409                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4410
4411                 show_node(zone);
4412                 printk(KERN_CONT
4413                         "%s"
4414                         " free:%lukB"
4415                         " min:%lukB"
4416                         " low:%lukB"
4417                         " high:%lukB"
4418                         " active_anon:%lukB"
4419                         " inactive_anon:%lukB"
4420                         " active_file:%lukB"
4421                         " inactive_file:%lukB"
4422                         " unevictable:%lukB"
4423                         " writepending:%lukB"
4424                         " present:%lukB"
4425                         " managed:%lukB"
4426                         " mlocked:%lukB"
4427                         " slab_reclaimable:%lukB"
4428                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4429                         " kernel_stack:%lukB"
4430                         " pagetables:%lukB"
4431                         " bounce:%lukB"
4432                         " free_pcp:%lukB"
4433                         " local_pcp:%ukB"
4434                         " free_cma:%lukB"
4435                         "\n",
4436                         zone->name,
4437                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4438                         K(min_wmark_pages(zone)),
4439                         K(low_wmark_pages(zone)),
4440                         K(high_wmark_pages(zone)),
4441                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4442                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4443                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4444                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4445                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4446                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4447                         K(zone->present_pages),
4448                         K(zone->managed_pages),
4449                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4450                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4451                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4452                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4453                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4454                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4455                         K(free_pcp),
4456                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4457                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4458                 printk("lowmem_reserve[]:");
4459                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4460                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4461                 printk(KERN_CONT "\n");
4462         }
4463
4464         for_each_populated_zone(zone) {
4465                 unsigned int order;
4466                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4467                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4468
4469                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4470                         continue;
4471                 show_node(zone);
4472                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4473
4474                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4475                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4476                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4477                         int type;
4478
4479                         nr[order] = area->nr_free;
4480                         total += nr[order] << order;
4481
4482                         types[order] = 0;
4483                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4484                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4485                                         types[order] |= 1 << type;
4486                         }
4487                 }
4488                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4489                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4490                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4491                                nr[order], K(1UL) << order);
4492                         if (nr[order])
4493                                 show_migration_types(types[order]);
4494                 }
4495                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4496         }
4497
4498         hugetlb_show_meminfo();
4499
4500         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4501
4502         show_swap_cache_info();
4503 }
4504
4505 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4506 {
4507         zoneref->zone = zone;
4508         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4509 }
4510
4511 /*
4512  * Builds allocation fallback zone lists.
4513  *
4514  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4515  */
4516 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4517                                 int nr_zones)
4518 {
4519         struct zone *zone;
4520         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4521
4522         do {
4523                 zone_type--;
4524                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4525                 if (managed_zone(zone)) {
4526                         zoneref_set_zone(zone,
4527                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4528                         check_highest_zone(zone_type);
4529                 }
4530         } while (zone_type);
4531
4532         return nr_zones;
4533 }
4534
4535
4536 /*
4537  *  zonelist_order:
4538  *  0 = automatic detection of better ordering.
4539  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4540  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4541  *
4542  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4543  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4544  */
4545 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4546 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4547 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4548
4549 /* zonelist order in the kernel.
4550  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4551  */
4552 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4553 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4554
4555
4556 #ifdef CONFIG_NUMA
4557 /* The value user specified ....changed by config */
4558 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4559 /* string for sysctl */
4560 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4561 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4562
4563 /*
4564  * interface for configure zonelist ordering.
4565  * command line option "numa_zonelist_order"
4566  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4567  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4568  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4569  */
4570
4571 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4572 {
4573         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4574                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4575         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4576                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4577         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4578                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4579         } else {
4580                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4581                 return -EINVAL;
4582         }
4583         return 0;
4584 }
4585
4586 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4587 {
4588         int ret;
4589
4590         if (!s)
4591                 return 0;
4592
4593         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4594         if (ret == 0)
4595                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4596
4597         return ret;
4598 }
4599 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4600
4601 /*
4602  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4603  */
4604 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4605                 void __user *buffer, size_t *length,
4606                 loff_t *ppos)
4607 {
4608         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4609         int ret;
4610         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4611
4612         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4613         if (write) {
4614                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4615                         ret = -EINVAL;
4616                         goto out;
4617                 }
4618                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4619         }
4620         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4621         if (ret)
4622                 goto out;
4623         if (write) {
4624                 int oldval = user_zonelist_order;
4625
4626                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4627                 if (ret) {
4628                         /*
4629                          * bogus value.  restore saved string
4630                          */
4631                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4632                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4633                         user_zonelist_order = oldval;
4634                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4635                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4636                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4637                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4638                 }
4639         }
4640 out:
4641         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4642         return ret;
4643 }
4644
4645
4646 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4647 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4648
4649 /**
4650  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4651  * @node: node whose fallback list we're appending
4652  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4653  *
4654  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4655  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4656  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4657  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4658  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4659  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4660  * on them otherwise.
4661  * It returns -1 if no node is found.
4662  */
4663 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4664 {
4665         int n, val;
4666         int min_val = INT_MAX;
4667         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4668         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4669
4670         /* Use the local node if we haven't already */
4671         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4672                 node_set(node, *used_node_mask);
4673                 return node;
4674         }
4675
4676         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4677
4678                 /* Don't want a node to appear more than once */
4679                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4680                         continue;
4681
4682                 /* Use the distance array to find the distance */
4683                 val = node_distance(node, n);
4684
4685                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4686                 val += (n < node);
4687
4688                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4689                 tmp = cpumask_of_node(n);
4690                 if (!cpumask_empty(tmp))
4691                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4692
4693                 /* Slight preference for less loaded node */
4694                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4695                 val += node_load[n];
4696
4697                 if (val < min_val) {
4698                         min_val = val;
4699                         best_node = n;
4700                 }
4701         }
4702
4703         if (best_node >= 0)
4704                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4705
4706         return best_node;
4707 }
4708
4709
4710 /*
4711  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4712  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4713  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4714  */
4715 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4716 {
4717         int j;
4718         struct zonelist *zonelist;
4719
4720         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4721         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4722                 ;
4723         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4724         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4725         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4726 }
4727
4728 /*
4729  * Build gfp_thisnode zonelists
4730  */
4731 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4732 {
4733         int j;
4734         struct zonelist *zonelist;
4735
4736         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4737         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4738         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4739         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4740 }
4741
4742 /*
4743  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4744  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4745  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4746  * may still exist in local DMA zone.
4747  */
4748 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4749
4750 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4751 {
4752         int pos, j, node;
4753         int zone_type;          /* needs to be signed */
4754         struct zone *z;
4755         struct zonelist *zonelist;
4756
4757         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4758         pos = 0;
4759         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4760                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4761                         node = node_order[j];
4762                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4763                         if (managed_zone(z)) {
4764                                 zoneref_set_zone(z,
4765                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4766                                 check_highest_zone(zone_type);
4767                         }
4768                 }
4769         }
4770         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4771         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4772 }
4773
4774 #if defined(CONFIG_64BIT)
4775 /*
4776  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4777  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4778  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4779  */
4780 static int default_zonelist_order(void)
4781 {
4782         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4783 }
4784 #else
4785 /*
4786  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4787  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4788  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4789  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4790  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4791  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4792  */
4793 static int default_zonelist_order(void)
4794 {
4795         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4796 }
4797 #endif /* CONFIG_64BIT */
4798
4799 static void set_zonelist_order(void)
4800 {
4801         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4802                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4803         else
4804                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4805 }
4806
4807 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4808 {
4809         int i, node, load;
4810         nodemask_t used_mask;
4811         int local_node, prev_node;
4812         struct zonelist *zonelist;
4813         unsigned int order = current_zonelist_order;
4814
4815         /* initialize zonelists */
4816         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4817                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4818                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4819                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4820         }
4821
4822         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4823         local_node = pgdat->node_id;
4824         load = nr_online_nodes;
4825         prev_node = local_node;
4826         nodes_clear(used_mask);
4827
4828         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4829         i = 0;
4830
4831         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4832                 /*
4833                  * We don't want to pressure a particular node.
4834                  * So adding penalty to the first node in same
4835                  * distance group to make it round-robin.
4836                  */
4837                 if (node_distance(local_node, node) !=
4838                     node_distance(local_node, prev_node))
4839                         node_load[node] = load;
4840
4841                 prev_node = node;
4842                 load--;
4843                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4844                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4845                 else
4846                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4847         }
4848
4849         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4850                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4851                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4852         }
4853
4854         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4855 }
4856
4857 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4858 /*
4859  * Return node id of node used for "local" allocations.
4860  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4861  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4862  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4863  */
4864 int local_memory_node(int node)
4865 {
4866         struct zoneref *z;
4867
4868         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4869                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4870                                    NULL);
4871         return z->zone->node;
4872 }
4873 #endif
4874
4875 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4876 static void setup_min_slab_ratio(void);
4877 #else   /* CONFIG_NUMA */
4878
4879 static void set_zonelist_order(void)
4880 {
4881         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4882 }
4883
4884 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4885 {
4886         int node, local_node;
4887         enum zone_type j;
4888         struct zonelist *zonelist;
4889
4890         local_node = pgdat->node_id;
4891
4892         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4893         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4894
4895         /*
4896          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4897          * of all the other nodes.
4898          * We don't want to pressure a particular node, so when
4899          * building the zones for node N, we make sure that the
4900          * zones coming right after the local ones are those from
4901          * node N+1 (modulo N)
4902          */
4903         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4904                 if (!node_online(node))
4905                         continue;
4906                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4907         }
4908         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4909                 if (!node_online(node))
4910                         continue;
4911                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4912         }
4913
4914         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4915         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4916 }
4917
4918 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4919
4920 /*
4921  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4922  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4923  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4924  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4925  * with interrupts disabled.
4926  *
4927  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4928  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4929  * hotplugged processors.
4930  *
4931  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4932  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4933  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4934  */
4935 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4936 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4937 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4938
4939 /*
4940  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4941  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4942  */
4943 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4944
4945 /* return values int ....just for stop_machine() */
4946 static int __build_all_zonelists(void *data)
4947 {
4948         int nid;
4949         int cpu;
4950         pg_data_t *self = data;
4951
4952 #ifdef CONFIG_NUMA
4953         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4954 #endif
4955
4956         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4957                 build_zonelists(self);
4958         }
4959
4960         for_each_online_node(nid) {
4961                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4962
4963                 build_zonelists(pgdat);
4964         }
4965
4966         /*
4967          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4968          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4969          * each zone will be allocated later when the per cpu
4970          * allocator is available.
4971          *
4972          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4973          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4974          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4975          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4976          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4977          * (a chicken-egg dilemma).
4978          */
4979         for_each_possible_cpu(cpu) {
4980                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4981
4982 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4983                 /*
4984                  * We now know the "local memory node" for each node--
4985                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4986                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4987                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4988                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4989                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4990                  */
4991                 if (cpu_online(cpu))
4992                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4993 #endif
4994         }
4995
4996         return 0;
4997 }
4998
4999 static noinline void __init
5000 build_all_zonelists_init(void)
5001 {
5002         __build_all_zonelists(NULL);
5003         mminit_verify_zonelist();
5004         cpuset_init_current_mems_allowed();
5005 }
5006
5007 /*
5008  * Called with zonelists_mutex held always
5009  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5010  *
5011  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5012  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5013  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5014  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5015  */
5016 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5017 {
5018         set_zonelist_order();
5019
5020         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5021                 build_all_zonelists_init();
5022         } else {
5023 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5024                 if (zone)
5025                         setup_zone_pageset(zone);
5026 #endif
5027                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5028                    of zonelist */
5029                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5030                 /* cpuset refresh routine should be here */
5031         }
5032         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5033         /*
5034          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5035          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5036          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5037          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5038          * disabled and enable it later
5039          */
5040         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5041                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5042         else
5043                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5044
5045         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5046                 nr_online_nodes,
5047                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5048                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5049                 vm_total_pages);
5050 #ifdef CONFIG_NUMA
5051         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5052 #endif
5053 }
5054
5055 /*
5056  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5057  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5058  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5059  */
5060 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5061                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5062 {
5063         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5064         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5065         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5066         unsigned long pfn;
5067         unsigned long nr_initialised = 0;
5068 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5069         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5070 #endif
5071
5072         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5073                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5074
5075         /*
5076          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5077          * memory
5078          */
5079         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5080                 start_pfn += altmap->reserve;
5081
5082         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5083                 /*
5084                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5085                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5086                  */
5087                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5088                         goto not_early;
5089
5090                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5091                         continue;
5092                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5093                         continue;
5094                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5095                         break;
5096
5097 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5098                 /*
5099                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5100                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5101                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5102                  */
5103                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5104                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5105                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5106                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5107                                                 break;
5108                                 r = tmp;
5109                         }
5110                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5111                             memblock_is_mirror(r)) {
5112                                 /* already initialized as NORMAL */
5113                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5114                                 continue;
5115                         }
5116                 }
5117 #endif
5118
5119 not_early:
5120                 /*
5121                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5122                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5123                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5124                  * the address space during boot when many long-lived
5125                  * kernel allocations are made.
5126                  *
5127                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5128                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5129                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5130                  * pfn out of zone.
5131                  */
5132                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5133                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5134
5135                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5136                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5137                 } else {
5138                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5139                 }
5140         }
5141 }
5142
5143 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5144 {
5145         unsigned int order, t;
5146         for_each_migratetype_order(order, t) {
5147                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5148                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5149         }
5150 }
5151
5152 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5153 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5154         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5155 #endif
5156
5157 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5158 {
5159 #ifdef CONFIG_MMU
5160         int batch;
5161
5162         /*
5163          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5164          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5165          *
5166          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5167          */
5168         batch = zone->managed_pages / 1024;
5169         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5170                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5171         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5172         if (batch < 1)
5173                 batch = 1;
5174
5175         /*
5176          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5177          * of 2 value was found to be more likely to have
5178          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5179          *
5180          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5181          * batches of pages, one task can end up with a lot
5182          * of pages of one half of the possible page colors
5183          * and the other with pages of the other colors.
5184          */
5185         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5186
5187         return batch;
5188
5189 #else
5190         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5191          * conditions.
5192          *
5193          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5194          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5195          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5196          *
5197          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5198          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5199          * can be a significant delay between the individual batches being
5200          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5201          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5202          */
5203         return 0;
5204 #endif
5205 }
5206
5207 /*
5208  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5209  * ->batch must never be higher then ->high.
5210  * The following function updates them in a safe manner without read side
5211  * locking.
5212  *
5213  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5214  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5215  *
5216  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5217  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5218  * exist).
5219  */
5220 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5221                 unsigned long batch)
5222 {
5223        /* start with a fail safe value for batch */
5224         pcp->batch = 1;
5225         smp_wmb();
5226
5227        /* Update high, then batch, in order */
5228         pcp->high = high;
5229         smp_wmb();
5230
5231         pcp->batch = batch;
5232 }
5233
5234 /* a companion to pageset_set_high() */
5235 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5236 {
5237         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5238 }
5239
5240 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5241 {
5242         struct per_cpu_pages *pcp;
5243         int migratetype;
5244
5245         memset(p, 0, sizeof(*p));
5246
5247         pcp = &p->pcp;
5248         pcp->count = 0;
5249         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5250                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5251 }
5252
5253 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5254 {
5255         pageset_init(p);
5256         pageset_set_batch(p, batch);
5257 }
5258
5259 /*
5260  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5261  * to the value high for the pageset p.
5262  */
5263 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5264                                 unsigned long high)
5265 {
5266         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5267         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5268                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5269
5270         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5271 }
5272
5273 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5274                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5275 {
5276         if (percpu_pagelist_fraction)
5277                 pageset_set_high(pcp,
5278                         (zone->managed_pages /
5279                                 percpu_pagelist_fraction));
5280         else
5281                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5282 }
5283
5284 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5285 {
5286         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5287
5288         pageset_init(pcp);
5289         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5290 }
5291
5292 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5293 {
5294         int cpu;
5295         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5296         for_each_possible_cpu(cpu)
5297                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5298 }
5299
5300 /*
5301  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5302  * Before this call only boot pagesets were available.
5303  */
5304 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5305 {
5306         struct pglist_data *pgdat;
5307         struct zone *zone;
5308
5309         for_each_populated_zone(zone)
5310                 setup_zone_pageset(zone);
5311
5312         for_each_online_pgdat(pgdat)
5313                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5314                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5315 }
5316
5317 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5318 {
5319         /*
5320          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5321          * relies on the ability of the linker to provide the
5322          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5323          */
5324         zone->pageset = &boot_pageset;
5325
5326         if (populated_zone(zone))
5327                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5328                         zone->name, zone->present_pages,
5329                                          zone_batchsize(zone));
5330 }
5331
5332 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5333                                         unsigned long zone_start_pfn,
5334                                         unsigned long size)
5335 {
5336         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5337
5338         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5339
5340         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5341
5342         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5343                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5344                         pgdat->node_id,
5345                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5346                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5347
5348         zone_init_free_lists(zone);
5349         zone->initialized = 1;
5350
5351         return 0;
5352 }
5353
5354 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5355 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5356
5357 /*
5358  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5359  */
5360 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5361                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5362 {
5363         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5364         int nid;
5365
5366         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5367                 return state->last_nid;
5368
5369         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5370         if (nid != -1) {
5371                 state->last_start = start_pfn;
5372                 state->last_end = end_pfn;
5373                 state->last_nid = nid;
5374         }
5375
5376         return nid;
5377 }
5378 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5379
5380 /**
5381  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5382  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5383  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5384  *
5385  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5386  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5387  * memblock_free_early_nid() manually.
5388  */
5389 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5390 {
5391         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5392         int i, this_nid;
5393
5394         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5395                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5396                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5397
5398                 if (start_pfn < end_pfn)
5399                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5400                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5401                                         this_nid);
5402         }
5403 }
5404
5405 /**
5406  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5407  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5408  *
5409  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5410  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5411  */
5412 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5413 {
5414         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5415         int i, this_nid;
5416
5417         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5418                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5419 }
5420
5421 /**
5422  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5423  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5424  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5425  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5426  *
5427  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5428  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5429  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5430  * PFNs will be 0.
5431  */
5432 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5433                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5434 {
5435         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5436         int i;
5437
5438         *start_pfn = -1UL;
5439         *end_pfn = 0;
5440
5441         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5442                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5443                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5444         }
5445
5446         if (*start_pfn == -1UL)
5447                 *start_pfn = 0;
5448 }
5449
5450 /*
5451  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5452  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5453  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5454  */
5455 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5456 {
5457         int zone_index;
5458         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5459                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5460                         continue;
5461
5462                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5463                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5464                         break;
5465         }
5466
5467         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5468         movable_zone = zone_index;
5469 }
5470
5471 /*
5472  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5473  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5474  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5475  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5476  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5477  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5478  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5479  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5480  */
5481 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5482                                         unsigned long zone_type,
5483                                         unsigned long node_start_pfn,
5484                                         unsigned long node_end_pfn,
5485                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5486                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5487 {
5488         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5489         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5490                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5491                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5492                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5493                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5494                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5495
5496                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5497                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5498                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5499                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5500                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5501
5502                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5503                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5504                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5505         }
5506 }
5507
5508 /*
5509  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5510  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5511  */
5512 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5513                                         unsigned long zone_type,
5514                                         unsigned long node_start_pfn,
5515                                         unsigned long node_end_pfn,
5516                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5517                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5518                                         unsigned long *ignored)
5519 {
5520         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5521         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5522                 return 0;
5523
5524         /* Get the start and end of the zone */
5525         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5526         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5527         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5528                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5529                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5530
5531         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5532         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5533                 return 0;
5534
5535         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5536         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5537         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5538
5539         /* Return the spanned pages */
5540         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5541 }
5542
5543 /*
5544  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5545  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5546  */
5547 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5548                                 unsigned long range_start_pfn,
5549                                 unsigned long range_end_pfn)
5550 {
5551         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5552         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5553         int i;
5554
5555         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5556                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5557                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5558                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5559         }
5560         return nr_absent;
5561 }
5562
5563 /**
5564  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5565  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5566  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5567  *
5568  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5569  */
5570 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5571                                                         unsigned long end_pfn)
5572 {
5573         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5574 }
5575
5576 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5577 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5578                                         unsigned long zone_type,
5579                                         unsigned long node_start_pfn,
5580                                         unsigned long node_end_pfn,
5581                                         unsigned long *ignored)
5582 {
5583         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5584         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5585         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5586         unsigned long nr_absent;
5587
5588         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5589         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5590                 return 0;
5591
5592         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5593         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5594
5595         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5596                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5597                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5598         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5599
5600         /*
5601          * ZONE_MOVABLE handling.
5602          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5603          * and vice versa.
5604          */
5605         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5606                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5607                 struct memblock_region *r;
5608
5609                 for_each_memblock(memory, r) {
5610                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5611                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5612                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5613                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5614
5615                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5616                             memblock_is_mirror(r))
5617                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5618
5619                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5620                             !memblock_is_mirror(r))
5621                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5622                 }
5623         }
5624
5625         return nr_absent;
5626 }
5627
5628 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5629 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5630                                         unsigned long zone_type,
5631                                         unsigned long node_start_pfn,
5632                                         unsigned long node_end_pfn,
5633                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5634                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5635                                         unsigned long *zones_size)
5636 {
5637         unsigned int zone;
5638
5639         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5640         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5641                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5642
5643         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5644
5645         return zones_size[zone_type];
5646 }
5647
5648 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5649                                                 unsigned long zone_type,
5650                                                 unsigned long node_start_pfn,
5651                                                 unsigned long node_end_pfn,
5652                                                 unsigned long *zholes_size)
5653 {
5654         if (!zholes_size)
5655                 return 0;
5656
5657         return zholes_size[zone_type];
5658 }
5659
5660 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5661
5662 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5663                                                 unsigned long node_start_pfn,
5664                                                 unsigned long node_end_pfn,
5665                                                 unsigned long *zones_size,
5666                                                 unsigned long *zholes_size)
5667 {
5668         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5669         enum zone_type i;
5670
5671         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5672                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5673                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5674                 unsigned long size, real_size;
5675
5676                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5677                                                   node_start_pfn,
5678                                                   node_end_pfn,
5679                                                   &zone_start_pfn,
5680                                                   &zone_end_pfn,
5681                                                   zones_size);
5682                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5683                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5684                                                   zholes_size);
5685                 if (size)
5686                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5687                 else
5688                         zone->zone_start_pfn = 0;
5689                 zone->spanned_pages = size;
5690                 zone->present_pages = real_size;
5691
5692                 totalpages += size;
5693                 realtotalpages += real_size;
5694         }
5695
5696         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5697         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5698         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5699                                                         realtotalpages);
5700 }
5701
5702 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5703 /*
5704  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5705  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5706  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5707  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5708  * bytes.
5709  */
5710 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5711 {
5712         unsigned long usemapsize;
5713
5714         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5715         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5716         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5717         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5718         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5719
5720         return usemapsize / 8;
5721 }
5722
5723 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5724                                 struct zone *zone,
5725                                 unsigned long zone_start_pfn,
5726                                 unsigned long zonesize)
5727 {
5728         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5729         zone->pageblock_flags = NULL;
5730         if (usemapsize)
5731                 zone->pageblock_flags =
5732                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5733                                                          pgdat->node_id);
5734 }
5735 #else
5736 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5737                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5738 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5739
5740 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5741
5742 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5743 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5744 {
5745         unsigned int order;
5746
5747         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5748         if (pageblock_order)
5749                 return;
5750
5751         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5752                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5753         else
5754                 order = MAX_ORDER - 1;
5755
5756         /*
5757          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5758          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5759          * powerpc.
5760          */
5761         pageblock_order = order;
5762 }
5763 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5764
5765 /*
5766  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5767  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5768  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5769  * the kernel config
5770  */
5771 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5772 {
5773 }
5774
5775 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5776
5777 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5778                                                    unsigned long present_pages)
5779 {
5780         unsigned long pages = spanned_pages;
5781
5782         /*
5783          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5784          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5785          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5786          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5787          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5788          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5789          */
5790         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5791             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5792                 pages = present_pages;
5793
5794         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5795 }
5796
5797 /*
5798  * Set up the zone data structures:
5799  *   - mark all pages reserved
5800  *   - mark all memory queues empty
5801  *   - clear the memory bitmaps
5802  *
5803  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5804  */
5805 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5806 {
5807         enum zone_type j;
5808         int nid = pgdat->node_id;
5809         int ret;
5810
5811         pgdat_resize_init(pgdat);
5812 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5813         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5814         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5815         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5816 #endif
5817 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5818         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5819         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5820         pgdat->split_queue_len = 0;
5821 #endif
5822         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5823         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5824 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5825         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5826 #endif
5827         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5828         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5829         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5830
5831         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5832                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5833                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5834                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5835
5836                 size = zone->spanned_pages;
5837                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5838
5839                 /*
5840                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5841                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5842                  * and per-cpu initialisations
5843                  */
5844                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5845                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5846                         if (freesize >= memmap_pages) {
5847                                 freesize -= memmap_pages;
5848                                 if (memmap_pages)
5849                                         printk(KERN_DEBUG
5850                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5851                                                zone_names[j], memmap_pages);
5852                         } else
5853                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5854                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5855                 }
5856
5857                 /* Account for reserved pages */
5858                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5859                         freesize -= dma_reserve;
5860                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5861                                         zone_names[0], dma_reserve);
5862                 }
5863
5864                 if (!is_highmem_idx(j))
5865                         nr_kernel_pages += freesize;
5866                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5867                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5868                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5869                 nr_all_pages += freesize;
5870
5871                 /*
5872                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5873                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5874                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5875                  */
5876                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5877 #ifdef CONFIG_NUMA
5878                 zone->node = nid;
5879 #endif
5880                 zone->name = zone_names[j];
5881                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5882                 spin_lock_init(&zone->lock);
5883                 zone_seqlock_init(zone);
5884                 zone_pcp_init(zone);
5885
5886                 if (!size)
5887                         continue;
5888
5889                 set_pageblock_order();
5890                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5891                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5892                 BUG_ON(ret);
5893                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5894         }
5895 }
5896
5897 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5898 {
5899         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5900         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5901
5902         /* Skip empty nodes */
5903         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5904                 return;
5905
5906 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5907         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5908         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5909         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5910         if (!pgdat->node_mem_map) {
5911                 unsigned long size, end;
5912                 struct page *map;
5913
5914                 /*
5915                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5916                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5917                  * for the buddy allocator to function correctly.
5918                  */
5919                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5920                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5921                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5922                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5923                 if (!map)
5924                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5925                                                                pgdat->node_id);
5926                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5927         }
5928 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5929         /*
5930          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5931          */
5932         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5933                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5934 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5935                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5936                         mem_map -= offset;
5937 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5938         }
5939 #endif
5940 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5941 }
5942
5943 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5944                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5945 {
5946         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5947         unsigned long start_pfn = 0;
5948         unsigned long end_pfn = 0;
5949
5950         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5951         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5952
5953         reset_deferred_meminit(pgdat);
5954         pgdat->node_id = nid;
5955         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5956         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5957 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5958         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5959         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5960                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5961                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5962 #else
5963         start_pfn = node_start_pfn;
5964 #endif
5965         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5966                                   zones_size, zholes_size);
5967
5968         alloc_node_mem_map(pgdat);
5969 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5970         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5971                 nid, (unsigned long)pgdat,
5972                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5973 #endif
5974
5975         free_area_init_core(pgdat);
5976 }
5977
5978 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5979
5980 #if MAX_NUMNODES > 1
5981 /*
5982  * Figure out the number of possible node ids.
5983  */
5984 void __init setup_nr_node_ids(void)
5985 {
5986         unsigned int highest;
5987
5988         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5989         nr_node_ids = highest + 1;
5990 }
5991 #endif
5992
5993 /**
5994  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5995  *
5996  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5997  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5998  * all the nodes.
5999  *
6000  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6001  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6002  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6003  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6004  *
6005  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6006  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6007  * populated node map.
6008  *
6009  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6010  * requirement (single node).
6011  */
6012 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6013 {
6014         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6015         unsigned long start, end, mask;
6016         int last_nid = -1;
6017         int i, nid;
6018
6019         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6020                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6021                         last_nid = nid;
6022                         last_end = end;
6023                         continue;
6024                 }
6025
6026                 /*
6027                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6028                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6029                  * too coarse to separate the current node from the last.
6030                  */
6031                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6032                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6033                         mask <<= 1;
6034
6035                 /* accumulate all internode masks */
6036                 accl_mask |= mask;
6037         }
6038
6039         /* convert mask to number of pages */
6040         return ~accl_mask + 1;
6041 }
6042
6043 /* Find the lowest pfn for a node */
6044 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6045 {
6046         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6047         unsigned long start_pfn;
6048         int i;
6049
6050         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6051                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6052
6053         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6054                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6055                 return 0;
6056         }
6057
6058         return min_pfn;
6059 }
6060
6061 /**
6062  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6063  *
6064  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6065  * memblock_set_node().
6066  */
6067 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6068 {
6069         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6070 }
6071
6072 /*
6073  * early_calculate_totalpages()
6074  * Sum pages in active regions for movable zone.
6075  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6076  */
6077 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6078 {
6079         unsigned long totalpages = 0;
6080         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6081         int i, nid;
6082
6083         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6084                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6085
6086                 totalpages += pages;
6087                 if (pages)
6088                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6089         }
6090         return totalpages;
6091 }
6092
6093 /*
6094  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6095  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6096  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6097  * others
6098  */
6099 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6100 {
6101         int i, nid;
6102         unsigned long usable_startpfn;
6103         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6104         /* save the state before borrow the nodemask */
6105         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6106         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6107         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6108         struct memblock_region *r;
6109
6110         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6111         find_usable_zone_for_movable();
6112
6113         /*
6114          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6115          * options.
6116          */
6117         if (movable_node_is_enabled()) {
6118                 for_each_memblock(memory, r) {
6119                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6120                                 continue;
6121
6122                         nid = r->nid;
6123
6124                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6125                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6126                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6127                                 usable_startpfn;
6128                 }
6129
6130                 goto out2;
6131         }
6132
6133         /*
6134          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6135          */
6136         if (mirrored_kernelcore) {
6137                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6138
6139                 for_each_memblock(memory, r) {
6140                         if (memblock_is_mirror(r))
6141                                 continue;
6142
6143                         nid = r->nid;
6144
6145                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6146
6147                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6148                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6149                                 continue;
6150                         }
6151
6152                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6153                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6154                                 usable_startpfn;
6155                 }
6156
6157                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6158                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6159
6160                 goto out2;
6161         }
6162
6163         /*
6164          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6165          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6166          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6167          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6168          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6169          * what movablecore would have allowed.
6170          */
6171         if (required_movablecore) {
6172                 unsigned long corepages;
6173
6174                 /*
6175                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6176                  * was requested by the user
6177                  */
6178                 required_movablecore =
6179                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6180                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6181                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6182
6183                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6184         }
6185
6186         /*
6187          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6188          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6189          */
6190         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6191                 goto out;
6192
6193         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6194         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6195
6196 restart:
6197         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6198         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6199         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6200                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6201
6202                 /*
6203                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6204                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6205                  * amount of memory for the kernel
6206                  */
6207                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6208                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6209
6210                 /*
6211                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6212                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6213                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6214                  */
6215                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6216
6217                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6218                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6219                         unsigned long size_pages;
6220
6221                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6222                         if (start_pfn >= end_pfn)
6223                                 continue;
6224
6225                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6226                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6227                                 unsigned long kernel_pages;
6228                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6229                                                                 - start_pfn;
6230
6231                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6232                                                         kernelcore_remaining);
6233                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6234                                                         required_kernelcore);
6235
6236                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6237                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6238
6239                                         /*
6240                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6241                                          * that if we have to rebalance
6242                                          * kernelcore across nodes, we will
6243                                          * not double account here
6244                                          */
6245                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6246                                         continue;
6247                                 }
6248                                 start_pfn = usable_startpfn;
6249                         }
6250
6251                         /*
6252                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6253                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6254                          * number of pages used as kernelcore
6255                          */
6256                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6257                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6258                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6259                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6260
6261                         /*
6262                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6263                          * break if the kernelcore for this node has been
6264                          * satisfied
6265                          */
6266                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6267                                                                 size_pages);
6268                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6269                         if (!kernelcore_remaining)
6270                                 break;
6271                 }
6272         }
6273
6274         /*
6275          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6276          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6277          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6278          * satisfied
6279          */
6280         usable_nodes--;
6281         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6282                 goto restart;
6283
6284 out2:
6285         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6286         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6287                 zone_movable_pfn[nid] =
6288                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6289
6290 out:
6291         /* restore the node_state */
6292         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6293 }
6294
6295 /* Any regular or high memory on that node ? */
6296 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6297 {
6298         enum zone_type zone_type;
6299
6300         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6301                 return;
6302
6303         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6304                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6305                 if (populated_zone(zone)) {
6306                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6307                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6308                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6309                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6310                         break;
6311                 }
6312         }
6313 }
6314
6315 /**
6316  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6317  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6318  *
6319  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6320  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6321  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6322  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6323  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6324  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6325  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6326  * at arch_max_dma_pfn.
6327  */
6328 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6329 {
6330         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6331         int i, nid;
6332
6333         /* Record where the zone boundaries are */
6334         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6335                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6336         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6337                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6338
6339         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6340
6341         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6342                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6343                         continue;
6344
6345                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6346                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6347                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6348
6349                 start_pfn = end_pfn;
6350         }
6351         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6352         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6353
6354         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6355         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6356         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6357
6358         /* Print out the zone ranges */
6359         pr_info("Zone ranges:\n");
6360         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6361                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6362                         continue;
6363                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6364                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6365                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6366                         pr_cont("empty\n");
6367                 else
6368                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6369                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6370                                         << PAGE_SHIFT,
6371                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6372                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6373         }
6374
6375         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6376         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6377         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6378                 if (zone_movable_pfn[i])
6379                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6380                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6381         }
6382
6383         /* Print out the early node map */
6384         pr_info("Early memory node ranges\n");
6385         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6386                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6387                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6388                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6389
6390         /* Initialise every node */
6391         mminit_verify_pageflags_layout();
6392         setup_nr_node_ids();
6393         for_each_online_node(nid) {
6394                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6395                 free_area_init_node(nid, NULL,
6396                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6397
6398                 /* Any memory on that node */
6399                 if (pgdat->node_present_pages)
6400                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6401                 check_for_memory(pgdat, nid);
6402         }
6403 }
6404
6405 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6406 {
6407         unsigned long long coremem;
6408         if (!p)
6409                 return -EINVAL;
6410
6411         coremem = memparse(p, &p);
6412         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6413
6414         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6415         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6416
6417         return 0;
6418 }
6419
6420 /*
6421  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6422  * cannot be reclaimed or migrated.
6423  */
6424 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6425 {
6426         /* parse kernelcore=mirror */
6427         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6428                 mirrored_kernelcore = true;
6429                 return 0;
6430         }
6431
6432         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6433 }
6434
6435 /*
6436  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6437  * can be reclaimed or migrated.
6438  */
6439 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6440 {
6441         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6442 }
6443
6444 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6445 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6446
6447 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6448
6449 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6450 {
6451         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6452         page_zone(page)->managed_pages += count;
6453         totalram_pages += count;
6454 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6455         if (PageHighMem(page))
6456                 totalhigh_pages += count;
6457 #endif
6458         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6459 }
6460 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6461
6462 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6463 {
6464         void *pos;
6465         unsigned long pages = 0;
6466
6467         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6468         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6469         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6470                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6471                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6472                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6473         }
6474
6475         if (pages && s)
6476                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6477                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6478
6479         return pages;
6480 }
6481 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6482
6483 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6484 void free_highmem_page(struct page *page)
6485 {
6486         __free_reserved_page(page);
6487         totalram_pages++;
6488         page_zone(page)->managed_pages++;
6489         totalhigh_pages++;
6490 }
6491 #endif
6492
6493
6494 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6495 {
6496         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6497         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6498
6499         physpages = get_num_physpages();
6500         codesize = _etext - _stext;
6501         datasize = _edata - _sdata;
6502         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6503         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6504         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6505         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6506
6507         /*
6508          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6509          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6510          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6511          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6512          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6513          */
6514 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6515         do { \
6516                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6517                         size -= adj; \
6518         } while (0)
6519
6520         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6521                      _sinittext, init_code_size);
6522         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6523         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6524         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6525         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6526
6527 #undef  adj_init_size
6528
6529         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6530 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6531                 ", %luK highmem"
6532 #endif
6533                 "%s%s)\n",
6534                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6535                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6536                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6537                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6538                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6539                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6540 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6541                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6542 #endif
6543                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6544 }
6545
6546 /**
6547  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6548  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6549  *
6550  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6551  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6552  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6553  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6554  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6555  * smaller per-cpu batchsize.
6556  */
6557 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6558 {
6559         dma_reserve = new_dma_reserve;
6560 }
6561
6562 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6563 {
6564         free_area_init_node(0, zones_size,
6565                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6566 }
6567
6568 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6569 {
6570
6571         lru_add_drain_cpu(cpu);
6572         drain_pages(cpu);
6573
6574         /*
6575          * Spill the event counters of the dead processor
6576          * into the current processors event counters.
6577          * This artificially elevates the count of the current
6578          * processor.
6579          */
6580         vm_events_fold_cpu(cpu);
6581
6582         /*
6583          * Zero the differential counters of the dead processor
6584          * so that the vm statistics are consistent.
6585          *
6586          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6587          * race with what we are doing.
6588          */
6589         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6590         return 0;
6591 }
6592
6593 void __init page_alloc_init(void)
6594 {
6595         int ret;
6596
6597         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6598                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6599                                         page_alloc_cpu_dead);
6600         WARN_ON(ret < 0);
6601 }
6602
6603 /*
6604  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6605  *      or min_free_kbytes changes.
6606  */
6607 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6608 {
6609         struct pglist_data *pgdat;
6610         unsigned long reserve_pages = 0;
6611         enum zone_type i, j;
6612
6613         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6614
6615                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6616
6617                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6618                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6619                         long max = 0;
6620
6621                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6622                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6623                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6624                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6625                         }
6626
6627                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6628                         max += high_wmark_pages(zone);
6629
6630                         if (max > zone->managed_pages)
6631                                 max = zone->managed_pages;
6632
6633                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6634
6635                         reserve_pages += max;
6636                 }
6637         }
6638         totalreserve_pages = reserve_pages;
6639 }
6640
6641 /*
6642  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6643  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6644  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6645  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6646  */
6647 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6648 {
6649         struct pglist_data *pgdat;
6650         enum zone_type j, idx;
6651
6652         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6653                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6654                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6655                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6656
6657                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6658
6659                         idx = j;
6660                         while (idx) {
6661                                 struct zone *lower_zone;
6662
6663                                 idx--;
6664
6665                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6666                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6667
6668                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6669                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6670                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6671                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6672                         }
6673                 }
6674         }
6675
6676         /* update totalreserve_pages */
6677         calculate_totalreserve_pages();
6678 }
6679
6680 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6681 {
6682         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6683         unsigned long lowmem_pages = 0;
6684         struct zone *zone;
6685         unsigned long flags;
6686
6687         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6688         for_each_zone(zone) {
6689                 if (!is_highmem(zone))
6690                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6691         }
6692
6693         for_each_zone(zone) {
6694                 u64 tmp;
6695
6696                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6697                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6698                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6699                 if (is_highmem(zone)) {
6700                         /*
6701                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6702                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6703                          * value here.
6704                          *
6705                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6706                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6707                          * not be capped for highmem.
6708                          */
6709                         unsigned long min_pages;
6710
6711                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6712                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6713                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6714                 } else {
6715                         /*
6716                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6717                          * proportionate to the zone's size.
6718                          */
6719                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6720                 }
6721
6722                 /*
6723                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6724                  * scale factor in proportion to available memory, but
6725                  * ensure a minimum size on small systems.
6726                  */
6727                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6728                             mult_frac(zone->managed_pages,
6729                                       watermark_scale_factor, 10000));
6730
6731                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6732                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6733
6734                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6735         }
6736
6737         /* update totalreserve_pages */
6738         calculate_totalreserve_pages();
6739 }
6740
6741 /**
6742  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6743  * or when memory is hot-{added|removed}
6744  *
6745  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6746  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6747  */
6748 void setup_per_zone_wmarks(void)
6749 {
6750         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6751         __setup_per_zone_wmarks();
6752         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6753 }
6754
6755 /*
6756  * Initialise min_free_kbytes.
6757  *
6758  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6759  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6760  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6761  *
6762  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6763  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6764  *
6765  * which yields
6766  *
6767  * 16MB:        512k
6768  * 32MB:        724k
6769  * 64MB:        1024k
6770  * 128MB:       1448k
6771  * 256MB:       2048k
6772  * 512MB:       2896k
6773  * 1024MB:      4096k
6774  * 2048MB:      5792k
6775  * 4096MB:      8192k
6776  * 8192MB:      11584k
6777  * 16384MB:     16384k
6778  */
6779 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6780 {
6781         unsigned long lowmem_kbytes;
6782         int new_min_free_kbytes;
6783
6784         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6785         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6786
6787         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6788                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6789                 if (min_free_kbytes < 128)
6790                         min_free_kbytes = 128;
6791                 if (min_free_kbytes > 65536)
6792                         min_free_kbytes = 65536;
6793         } else {
6794                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6795                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6796         }
6797         setup_per_zone_wmarks();
6798         refresh_zone_stat_thresholds();
6799         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6800
6801 #ifdef CONFIG_NUMA
6802         setup_min_unmapped_ratio();
6803         setup_min_slab_ratio();
6804 #endif
6805
6806         return 0;
6807 }
6808 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6809
6810 /*
6811  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6812  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6813  *      changes.
6814  */
6815 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6816         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6817 {
6818         int rc;
6819
6820         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6821         if (rc)
6822                 return rc;
6823
6824         if (write) {
6825                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6826                 setup_per_zone_wmarks();
6827         }
6828         return 0;
6829 }
6830
6831 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6832         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6833 {
6834         int rc;
6835
6836         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6837         if (rc)
6838                 return rc;
6839
6840         if (write)
6841                 setup_per_zone_wmarks();
6842
6843         return 0;
6844 }
6845
6846 #ifdef CONFIG_NUMA
6847 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6848 {
6849         pg_data_t *pgdat;
6850         struct zone *zone;
6851
6852         for_each_online_pgdat(pgdat)
6853                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6854
6855         for_each_zone(zone)
6856                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6857                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6858 }
6859
6860
6861 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6862         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6863 {
6864         int rc;
6865
6866         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6867         if (rc)
6868                 return rc;
6869
6870         setup_min_unmapped_ratio();
6871
6872         return 0;
6873 }
6874
6875 static void setup_min_slab_ratio(void)
6876 {
6877         pg_data_t *pgdat;
6878         struct zone *zone;
6879
6880         for_each_online_pgdat(pgdat)
6881                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6882
6883         for_each_zone(zone)
6884                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6885                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6886 }
6887
6888 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6889         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6890 {
6891         int rc;
6892
6893         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6894         if (rc)
6895                 return rc;
6896
6897         setup_min_slab_ratio();
6898
6899         return 0;
6900 }
6901 #endif
6902
6903 /*
6904  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6905  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6906  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6907  *
6908  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6909  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6910  * if in function of the boot time zone sizes.
6911  */
6912 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6913         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6914 {
6915         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6916         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6917         return 0;
6918 }
6919
6920 /*
6921  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6922  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6923  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6924  */
6925 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6926         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6927 {
6928         struct zone *zone;
6929         int old_percpu_pagelist_fraction;
6930         int ret;
6931
6932         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6933         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6934
6935         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6936         if (!write || ret < 0)
6937                 goto out;
6938
6939         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6940         if (percpu_pagelist_fraction &&
6941             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6942                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6943                 ret = -EINVAL;
6944                 goto out;
6945         }
6946
6947         /* No change? */
6948         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6949                 goto out;
6950
6951         for_each_populated_zone(zone) {
6952                 unsigned int cpu;
6953
6954                 for_each_possible_cpu(cpu)
6955                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6956                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6957         }
6958 out:
6959         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6960         return ret;
6961 }
6962
6963 #ifdef CONFIG_NUMA
6964 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6965
6966 static int __init set_hashdist(char *str)
6967 {
6968         if (!str)
6969                 return 0;
6970         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6971         return 1;
6972 }
6973 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6974 #endif
6975
6976 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
6977 /*
6978  * Returns the number of pages that arch has reserved but
6979  * is not known to alloc_large_system_hash().
6980  */
6981 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
6982 {
6983         return 0;
6984 }
6985 #endif
6986
6987 /*
6988  * allocate a large system hash table from bootmem
6989  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6990  *   quantity of entries
6991  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6992  */
6993 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6994                                      unsigned long bucketsize,
6995                                      unsigned long numentries,
6996                                      int scale,
6997                                      int flags,
6998                                      unsigned int *_hash_shift,
6999                                      unsigned int *_hash_mask,
7000                                      unsigned long low_limit,
7001                                      unsigned long high_limit)
7002 {
7003         unsigned long long max = high_limit;
7004         unsigned long log2qty, size;
7005         void *table = NULL;
7006
7007         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7008         if (!numentries) {
7009                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7010                 numentries = nr_kernel_pages;
7011                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7012
7013                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7014                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7015                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7016
7017                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7018                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7019                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7020                 else
7021                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7022
7023                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7024                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7025                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7026                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7027                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7028                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7029                                 BUG_ON(!numentries);
7030                         }
7031                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7032                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7033         }
7034         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7035
7036         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7037         if (max == 0) {
7038                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7039                 do_div(max, bucketsize);
7040         }
7041         max = min(max, 0x80000000ULL);
7042
7043         if (numentries < low_limit)
7044                 numentries = low_limit;
7045         if (numentries > max)
7046                 numentries = max;
7047
7048         log2qty = ilog2(numentries);
7049
7050         do {
7051                 size = bucketsize << log2qty;
7052                 if (flags & HASH_EARLY)
7053                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7054                 else if (hashdist)
7055                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7056                 else {
7057                         /*
7058                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7059                          * some pages at the end of hash table which
7060                          * alloc_pages_exact() automatically does
7061                          */
7062                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7063                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7064                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7065                         }
7066                 }
7067         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7068
7069         if (!table)
7070                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7071
7072         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7073                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7074
7075         if (_hash_shift)
7076                 *_hash_shift = log2qty;
7077         if (_hash_mask)
7078                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7079
7080         return table;
7081 }
7082
7083 /*
7084  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7085  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7086  *
7087  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7088  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7089  * expect this function should be exact.
7090  */
7091 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7092                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7093 {
7094         unsigned long pfn, iter, found;
7095         int mt;
7096
7097         /*
7098          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7099          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7100          */
7101         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7102                 return false;
7103         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7104         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7105                 return false;
7106
7107         pfn = page_to_pfn(page);
7108         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7109                 unsigned long check = pfn + iter;
7110
7111                 if (!pfn_valid_within(check))
7112                         continue;
7113
7114                 page = pfn_to_page(check);
7115
7116                 /*
7117                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7118                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7119                  * handle each tail page individually in migration.
7120                  */
7121                 if (PageHuge(page)) {
7122                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7123                         continue;
7124                 }
7125
7126                 /*
7127                  * We can't use page_count without pin a page
7128                  * because another CPU can free compound page.
7129                  * This check already skips compound tails of THP
7130                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7131                  */
7132                 if (!page_ref_count(page)) {
7133                         if (PageBuddy(page))
7134                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7135                         continue;
7136                 }
7137
7138                 /*
7139                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7140                  * page_count() is not 0.
7141                  */
7142                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7143                         continue;
7144
7145                 if (!PageLRU(page))
7146                         found++;
7147                 /*
7148                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7149                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7150                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7151                  */
7152                 /*
7153                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7154                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7155                  *
7156                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7157                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7158                  * page at boot.
7159                  */
7160                 if (found > count)
7161                         return true;
7162         }
7163         return false;
7164 }
7165
7166 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7167 {
7168         struct zone *zone;
7169         unsigned long pfn;
7170
7171         /*
7172          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7173          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7174          * the zone but still within the section.
7175          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7176          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7177          */
7178         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7179                 return false;
7180
7181         zone = page_zone(page);
7182         pfn = page_to_pfn(page);
7183         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7184                 return false;
7185
7186         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7187 }
7188
7189 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7190
7191 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7192 {
7193         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7194                              pageblock_nr_pages) - 1);
7195 }
7196
7197 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7198 {
7199         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7200                                 pageblock_nr_pages));
7201 }
7202
7203 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7204 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7205                                         unsigned long start, unsigned long end)
7206 {
7207         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7208         unsigned long nr_reclaimed;
7209         unsigned long pfn = start;
7210         unsigned int tries = 0;
7211         int ret = 0;
7212
7213         migrate_prep();
7214
7215         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7216                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7217                         ret = -EINTR;
7218                         break;
7219                 }
7220
7221                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7222                         cc->nr_migratepages = 0;
7223                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7224                         if (!pfn) {
7225                                 ret = -EINTR;
7226                                 break;
7227                         }
7228                         tries = 0;
7229                 } else if (++tries == 5) {
7230                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7231                         break;
7232                 }
7233
7234                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7235                                                         &cc->migratepages);
7236                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7237
7238                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7239                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7240         }
7241         if (ret < 0) {
7242                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7243                 return ret;
7244         }
7245         return 0;
7246 }
7247
7248 /**
7249  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7250  * @start:      start PFN to allocate
7251  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7252  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7253  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7254  *                      in range must have the same migratetype and it must
7255  *                      be either of the two.
7256  *
7257  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7258  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7259  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7260  * pages fall in.
7261  *
7262  * The PFN range must belong to a single zone.
7263  *
7264  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7265  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7266  * need to be freed with free_contig_range().
7267  */
7268 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7269                        unsigned migratetype)
7270 {
7271         unsigned long outer_start, outer_end;
7272         unsigned int order;
7273         int ret = 0;
7274
7275         struct compact_control cc = {
7276                 .nr_migratepages = 0,
7277                 .order = -1,
7278                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7279                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7280                 .ignore_skip_hint = true,
7281                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
7282         };
7283         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7284
7285         /*
7286          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7287          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7288          * have different sizes, and due to the way page allocator
7289          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7290          * that page allocator won't try to merge buddies from
7291          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7292          * other migration type.
7293          *
7294          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7295          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7296          * we are interested in).  This will put all the pages in
7297          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7298          *
7299          * When this is done, we take the pages in range from page
7300          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7301          * page allocator will never consider using them.
7302          *
7303          * This lets us mark the pageblocks back as
7304          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7305          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7306          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7307          */
7308
7309         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7310                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7311                                        false);
7312         if (ret)
7313                 return ret;
7314
7315         /*
7316          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7317          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7318          */
7319         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7320         if (ret && ret != -EBUSY)
7321                 goto done;
7322
7323         /*
7324          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7325          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7326          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7327          * What we are going to do is to allocate all pages from
7328          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7329          *
7330          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7331          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7332          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7333          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7334          * once this is done free the pages we are not interested in.
7335          *
7336          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7337          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7338          */
7339
7340         lru_add_drain_all();
7341         drain_all_pages(cc.zone);
7342
7343         order = 0;
7344         outer_start = start;
7345         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7346                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7347                         outer_start = start;
7348                         break;
7349                 }
7350                 outer_start &= ~0UL << order;
7351         }
7352
7353         if (outer_start != start) {
7354                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7355
7356                 /*
7357                  * outer_start page could be small order buddy page and
7358                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7359                  * in this case to report failed page properly
7360                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7361                  */
7362                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7363                         outer_start = start;
7364         }
7365
7366         /* Make sure the range is really isolated. */
7367         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7368                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7369                         __func__, outer_start, end);
7370                 ret = -EBUSY;
7371                 goto done;
7372         }
7373
7374         /* Grab isolated pages from freelists. */
7375         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7376         if (!outer_end) {
7377                 ret = -EBUSY;
7378                 goto done;
7379         }
7380
7381         /* Free head and tail (if any) */
7382         if (start != outer_start)
7383                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7384         if (end != outer_end)
7385                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7386
7387 done:
7388         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7389                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7390         return ret;
7391 }
7392
7393 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7394 {
7395         unsigned int count = 0;
7396
7397         for (; nr_pages--; pfn++) {
7398                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7399
7400                 count += page_count(page) != 1;
7401                 __free_page(page);
7402         }
7403         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7404 }
7405 #endif
7406
7407 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7408 /*
7409  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7410  * page high values need to be recalulated.
7411  */
7412 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7413 {
7414         unsigned cpu;
7415         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7416         for_each_possible_cpu(cpu)
7417                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7418                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7419         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7420 }
7421 #endif
7422
7423 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7424 {
7425         unsigned long flags;
7426         int cpu;
7427         struct per_cpu_pageset *pset;
7428
7429         /* avoid races with drain_pages()  */
7430         local_irq_save(flags);
7431         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7432                 for_each_online_cpu(cpu) {
7433                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7434                         drain_zonestat(zone, pset);
7435                 }
7436                 free_percpu(zone->pageset);
7437                 zone->pageset = &boot_pageset;
7438         }
7439         local_irq_restore(flags);
7440 }
7441
7442 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7443 /*
7444  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7445  * before calling this.
7446  */
7447 void
7448 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7449 {
7450         struct page *page;
7451         struct zone *zone;
7452         unsigned int order, i;
7453         unsigned long pfn;
7454         unsigned long flags;
7455         /* find the first valid pfn */
7456         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7457                 if (pfn_valid(pfn))
7458                         break;
7459         if (pfn == end_pfn)
7460                 return;
7461         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7462         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7463         pfn = start_pfn;
7464         while (pfn < end_pfn) {
7465                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7466                         pfn++;
7467                         continue;
7468                 }
7469                 page = pfn_to_page(pfn);
7470                 /*
7471                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7472                  * page_count() is not 0.
7473                  */
7474                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7475                         pfn++;
7476                         SetPageReserved(page);
7477                         continue;
7478                 }
7479
7480                 BUG_ON(page_count(page));
7481                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7482                 order = page_order(page);
7483 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7484                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7485                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7486 #endif
7487                 list_del(&page->lru);
7488                 rmv_page_order(page);
7489                 zone->free_area[order].nr_free--;
7490                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7491                         SetPageReserved((page+i));
7492                 pfn += (1 << order);
7493         }
7494         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7495 }
7496 #endif
7497
7498 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7499 {
7500         struct zone *zone = page_zone(page);
7501         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7502         unsigned long flags;
7503         unsigned int order;
7504
7505         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7506         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7507                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7508
7509                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7510                         break;
7511         }
7512         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7513
7514         return order < MAX_ORDER;
7515 }