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