]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm: use is_migrate_highatomic() to simplify the code
[linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68
69 #include <asm/sections.h>
70 #include <asm/tlbflush.h>
71 #include <asm/div64.h>
72 #include "internal.h"
73
74 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
75 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
76 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
77
78 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
79 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
81 #endif
82
83 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
84 /*
85  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
86  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
87  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
88  * defined in <linux/topology.h>.
89  */
90 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
91 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
92 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
93 #endif
94
95 /* work_structs for global per-cpu drains */
96 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
97 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
98
99 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
100 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
101 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
102 #endif
103
104 /*
105  * Array of node states.
106  */
107 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
108         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
109         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
110 #ifndef CONFIG_NUMA
111         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
112 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
113         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
114 #endif
115 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
116         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117 #endif
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         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
295 }
296
297 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
298 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
299 {
300         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
301
302         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
303                 return true;
304
305         return false;
306 }
307
308 /*
309  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
310  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
311  */
312 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
313                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
314                                 unsigned long *nr_initialised)
315 {
316         unsigned long max_initialise;
317
318         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
319         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
320                 return true;
321         /*
322          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
323          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
324          */
325         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
326                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
327
328         (*nr_initialised)++;
329         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
330             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
331                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
332                 return false;
333         }
334
335         return true;
336 }
337 #else
338 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
339 {
340 }
341
342 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
343 {
344         return false;
345 }
346
347 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
348                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
349                                 unsigned long *nr_initialised)
350 {
351         return true;
352 }
353 #endif
354
355 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
356 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
357                                                         unsigned long pfn)
358 {
359 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
360         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
361 #else
362         return page_zone(page)->pageblock_flags;
363 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
364 }
365
366 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
367 {
368 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
369         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
370         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
371 #else
372         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
373         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
374 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
375 }
376
377 /**
378  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
379  * @page: The page within the block of interest
380  * @pfn: The target page frame number
381  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
382  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
383  *
384  * Return: pageblock_bits flags
385  */
386 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
387                                         unsigned long pfn,
388                                         unsigned long end_bitidx,
389                                         unsigned long mask)
390 {
391         unsigned long *bitmap;
392         unsigned long bitidx, word_bitidx;
393         unsigned long word;
394
395         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
396         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
397         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
398         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
399
400         word = bitmap[word_bitidx];
401         bitidx += end_bitidx;
402         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
403 }
404
405 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
406                                         unsigned long end_bitidx,
407                                         unsigned long mask)
408 {
409         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
410 }
411
412 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
413 {
414         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
415 }
416
417 /**
418  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
419  * @page: The page within the block of interest
420  * @flags: The flags to set
421  * @pfn: The target page frame number
422  * @end_bitidx: The last bit of interest
423  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
424  */
425 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
426                                         unsigned long pfn,
427                                         unsigned long end_bitidx,
428                                         unsigned long mask)
429 {
430         unsigned long *bitmap;
431         unsigned long bitidx, word_bitidx;
432         unsigned long old_word, word;
433
434         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
435
436         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
437         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
438         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
439         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
440
441         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
442
443         bitidx += end_bitidx;
444         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
445         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
446
447         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
448         for (;;) {
449                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
450                 if (word == old_word)
451                         break;
452                 word = old_word;
453         }
454 }
455
456 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
457 {
458         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
459                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
460                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
461
462         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
463                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
464 }
465
466 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
467 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
468 {
469         int ret = 0;
470         unsigned seq;
471         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
472         unsigned long sp, start_pfn;
473
474         do {
475                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
476                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
477                 sp = zone->spanned_pages;
478                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
479                         ret = 1;
480         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
481
482         if (ret)
483                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
484                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
485                         start_pfn, start_pfn + sp);
486
487         return ret;
488 }
489
490 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
491 {
492         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
493                 return 0;
494         if (zone != page_zone(page))
495                 return 0;
496
497         return 1;
498 }
499 /*
500  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
501  */
502 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
503 {
504         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
505                 return 1;
506         if (!page_is_consistent(zone, page))
507                 return 1;
508
509         return 0;
510 }
511 #else
512 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         return 0;
515 }
516 #endif
517
518 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
519                 unsigned long bad_flags)
520 {
521         static unsigned long resume;
522         static unsigned long nr_shown;
523         static unsigned long nr_unshown;
524
525         /*
526          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
527          * or allow a steady drip of one report per second.
528          */
529         if (nr_shown == 60) {
530                 if (time_before(jiffies, resume)) {
531                         nr_unshown++;
532                         goto out;
533                 }
534                 if (nr_unshown) {
535                         pr_alert(
536                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
537                                 nr_unshown);
538                         nr_unshown = 0;
539                 }
540                 nr_shown = 0;
541         }
542         if (nr_shown++ == 0)
543                 resume = jiffies + 60 * HZ;
544
545         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
546                 current->comm, page_to_pfn(page));
547         __dump_page(page, reason);
548         bad_flags &= page->flags;
549         if (bad_flags)
550                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
551                                                 bad_flags, &bad_flags);
552         dump_page_owner(page);
553
554         print_modules();
555         dump_stack();
556 out:
557         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
558         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
559         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
560 }
561
562 /*
563  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
564  *
565  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
566  *
567  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
568  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
569  *
570  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
571  * page destructors. See compound_page_dtors.
572  *
573  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
574  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
575  */
576
577 void free_compound_page(struct page *page)
578 {
579         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
580 }
581
582 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
583 {
584         int i;
585         int nr_pages = 1 << order;
586
587         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
588         set_compound_order(page, order);
589         __SetPageHead(page);
590         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
591                 struct page *p = page + i;
592                 set_page_count(p, 0);
593                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
594                 set_compound_head(p, page);
595         }
596         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
597 }
598
599 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
600 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
601 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
602                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
603 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
604 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
605
606 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
607 {
608         if (!buf)
609                 return -EINVAL;
610         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
611 }
612 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
613
614 static bool need_debug_guardpage(void)
615 {
616         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
617         if (!debug_pagealloc_enabled())
618                 return false;
619
620         if (!debug_guardpage_minorder())
621                 return false;
622
623         return true;
624 }
625
626 static void init_debug_guardpage(void)
627 {
628         if (!debug_pagealloc_enabled())
629                 return;
630
631         if (!debug_guardpage_minorder())
632                 return;
633
634         _debug_guardpage_enabled = true;
635 }
636
637 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
638         .need = need_debug_guardpage,
639         .init = init_debug_guardpage,
640 };
641
642 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
643 {
644         unsigned long res;
645
646         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
647                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
648                 return 0;
649         }
650         _debug_guardpage_minorder = res;
651         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
652         return 0;
653 }
654 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
655
656 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
657                                 unsigned int order, int migratetype)
658 {
659         struct page_ext *page_ext;
660
661         if (!debug_guardpage_enabled())
662                 return false;
663
664         if (order >= debug_guardpage_minorder())
665                 return false;
666
667         page_ext = lookup_page_ext(page);
668         if (unlikely(!page_ext))
669                 return false;
670
671         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
672
673         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
674         set_page_private(page, order);
675         /* Guard pages are not available for any usage */
676         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
677
678         return true;
679 }
680
681 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
682                                 unsigned int order, int migratetype)
683 {
684         struct page_ext *page_ext;
685
686         if (!debug_guardpage_enabled())
687                 return;
688
689         page_ext = lookup_page_ext(page);
690         if (unlikely(!page_ext))
691                 return;
692
693         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
694
695         set_page_private(page, 0);
696         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
697                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
698 }
699 #else
700 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
701 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
702                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
703 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
704                                 unsigned int order, int migratetype) {}
705 #endif
706
707 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
708 {
709         set_page_private(page, order);
710         __SetPageBuddy(page);
711 }
712
713 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
714 {
715         __ClearPageBuddy(page);
716         set_page_private(page, 0);
717 }
718
719 /*
720  * This function checks whether a page is free && is the buddy
721  * we can do coalesce a page and its buddy if
722  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
723  * (b) the buddy is in the buddy system &&
724  * (c) a page and its buddy have the same order &&
725  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
726  *
727  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
728  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
729  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
730  * serialized by zone->lock.
731  *
732  * For recording page's order, we use page_private(page).
733  */
734 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
735                                                         unsigned int order)
736 {
737         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
738                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
739                         return 0;
740
741                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
742
743                 return 1;
744         }
745
746         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
747                 /*
748                  * zone check is done late to avoid uselessly
749                  * calculating zone/node ids for pages that could
750                  * never merge.
751                  */
752                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
753                         return 0;
754
755                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
756
757                 return 1;
758         }
759         return 0;
760 }
761
762 /*
763  * Freeing function for a buddy system allocator.
764  *
765  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
766  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
767  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
768  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
769  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
770  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
771  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
772  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
773  * parts of the VM system.
774  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
775  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
776  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
777  * field.
778  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
779  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
780  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
781  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
782  * triggers coalescing into a block of larger size.
783  *
784  * -- nyc
785  */
786
787 static inline void __free_one_page(struct page *page,
788                 unsigned long pfn,
789                 struct zone *zone, unsigned int order,
790                 int migratetype)
791 {
792         unsigned long combined_pfn;
793         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
794         struct page *buddy;
795         unsigned int max_order;
796
797         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
798
799         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
800         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
801
802         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
803         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
804                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
805
806         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
807         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
808
809 continue_merging:
810         while (order < max_order - 1) {
811                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
812                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
813
814                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
815                         goto done_merging;
816                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
817                         goto done_merging;
818                 /*
819                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
820                  * merge with it and move up one order.
821                  */
822                 if (page_is_guard(buddy)) {
823                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
824                 } else {
825                         list_del(&buddy->lru);
826                         zone->free_area[order].nr_free--;
827                         rmv_page_order(buddy);
828                 }
829                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
830                 page = page + (combined_pfn - pfn);
831                 pfn = combined_pfn;
832                 order++;
833         }
834         if (max_order < MAX_ORDER) {
835                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
836                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
837                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
838                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
839                  *
840                  * We don't want to hit this code for the more frequent
841                  * low-order merging.
842                  */
843                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
844                         int buddy_mt;
845
846                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
847                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
848                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
849
850                         if (migratetype != buddy_mt
851                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
852                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
853                                 goto done_merging;
854                 }
855                 max_order++;
856                 goto continue_merging;
857         }
858
859 done_merging:
860         set_page_order(page, order);
861
862         /*
863          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
864          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
865          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
866          * that is happening, add the free page to the tail of the list
867          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
868          * as a higher order page
869          */
870         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
871                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
872                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
873                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
874                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
875                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
876                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
877                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
878                         list_add_tail(&page->lru,
879                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
880                         goto out;
881                 }
882         }
883
884         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
885 out:
886         zone->free_area[order].nr_free++;
887 }
888
889 /*
890  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
891  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
892  * check if necessary.
893  */
894 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
895                                         unsigned long check_flags)
896 {
897         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
898                 return false;
899
900         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
901                         page_ref_count(page) |
902 #ifdef CONFIG_MEMCG
903                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
904 #endif
905                         (page->flags & check_flags)))
906                 return false;
907
908         return true;
909 }
910
911 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
912 {
913         const char *bad_reason;
914         unsigned long bad_flags;
915
916         bad_reason = NULL;
917         bad_flags = 0;
918
919         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
920                 bad_reason = "nonzero mapcount";
921         if (unlikely(page->mapping != NULL))
922                 bad_reason = "non-NULL mapping";
923         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
924                 bad_reason = "nonzero _refcount";
925         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
926                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
927                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
928         }
929 #ifdef CONFIG_MEMCG
930         if (unlikely(page->mem_cgroup))
931                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
932 #endif
933         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
934 }
935
936 static inline int free_pages_check(struct page *page)
937 {
938         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
939                 return 0;
940
941         /* Something has gone sideways, find it */
942         free_pages_check_bad(page);
943         return 1;
944 }
945
946 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
947 {
948         int ret = 1;
949
950         /*
951          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
952          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
953          */
954         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
955
956         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
957                 ret = 0;
958                 goto out;
959         }
960         switch (page - head_page) {
961         case 1:
962                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
963                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
964                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
965                         goto out;
966                 }
967                 break;
968         case 2:
969                 /*
970                  * the second tail page: ->mapping is
971                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
972                  */
973                 break;
974         default:
975                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
976                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
977                         goto out;
978                 }
979                 break;
980         }
981         if (unlikely(!PageTail(page))) {
982                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
983                 goto out;
984         }
985         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
986                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
987                 goto out;
988         }
989         ret = 0;
990 out:
991         page->mapping = NULL;
992         clear_compound_head(page);
993         return ret;
994 }
995
996 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
997                                         unsigned int order, bool check_free)
998 {
999         int bad = 0;
1000
1001         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1002
1003         trace_mm_page_free(page, order);
1004         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1005
1006         /*
1007          * Check tail pages before head page information is cleared to
1008          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1009          */
1010         if (unlikely(order)) {
1011                 bool compound = PageCompound(page);
1012                 int i;
1013
1014                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1015
1016                 if (compound)
1017                         ClearPageDoubleMap(page);
1018                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1019                         if (compound)
1020                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1021                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1022                                 bad++;
1023                                 continue;
1024                         }
1025                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1026                 }
1027         }
1028         if (PageMappingFlags(page))
1029                 page->mapping = NULL;
1030         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1031                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1032         if (check_free)
1033                 bad += free_pages_check(page);
1034         if (bad)
1035                 return false;
1036
1037         page_cpupid_reset_last(page);
1038         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1039         reset_page_owner(page, order);
1040
1041         if (!PageHighMem(page)) {
1042                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1043                                            PAGE_SIZE << order);
1044                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1045                                            PAGE_SIZE << order);
1046         }
1047         arch_free_page(page, order);
1048         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1049         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1050         kasan_free_pages(page, order);
1051
1052         return true;
1053 }
1054
1055 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1056 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1057 {
1058         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1059 }
1060
1061 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1062 {
1063         return false;
1064 }
1065 #else
1066 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1067 {
1068         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1069 }
1070
1071 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1072 {
1073         return free_pages_check(page);
1074 }
1075 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1076
1077 /*
1078  * Frees a number of pages from the PCP lists
1079  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1080  * count is the number of pages to free.
1081  *
1082  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1083  * see if this freeing clears that state.
1084  *
1085  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1086  * pinned" detection logic.
1087  */
1088 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1089                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1090 {
1091         int migratetype = 0;
1092         int batch_free = 0;
1093         bool isolated_pageblocks;
1094
1095         spin_lock(&zone->lock);
1096         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1097
1098         while (count) {
1099                 struct page *page;
1100                 struct list_head *list;
1101
1102                 /*
1103                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1104                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1105                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1106                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1107                  * lists
1108                  */
1109                 do {
1110                         batch_free++;
1111                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1112                                 migratetype = 0;
1113                         list = &pcp->lists[migratetype];
1114                 } while (list_empty(list));
1115
1116                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1117                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1118                         batch_free = count;
1119
1120                 do {
1121                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1122
1123                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1124                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1125                         list_del(&page->lru);
1126
1127                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1128                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1129                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1130                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1131                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1132                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1133
1134                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1135                                 continue;
1136
1137                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1138                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1139                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1140         }
1141         spin_unlock(&zone->lock);
1142 }
1143
1144 static void free_one_page(struct zone *zone,
1145                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1146                                 unsigned int order,
1147                                 int migratetype)
1148 {
1149         spin_lock(&zone->lock);
1150         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1151                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1152                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1153         }
1154         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1155         spin_unlock(&zone->lock);
1156 }
1157
1158 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1159                                 unsigned long zone, int nid)
1160 {
1161         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1162         init_page_count(page);
1163         page_mapcount_reset(page);
1164         page_cpupid_reset_last(page);
1165
1166         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1167 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1168         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1169         if (!is_highmem_idx(zone))
1170                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1171 #endif
1172 }
1173
1174 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1175                                         int nid)
1176 {
1177         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1178 }
1179
1180 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1181 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1182 {
1183         pg_data_t *pgdat;
1184         int nid, zid;
1185
1186         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1187                 return;
1188
1189         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1190         pgdat = NODE_DATA(nid);
1191
1192         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1193                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1194
1195                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1196                         break;
1197         }
1198         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1199 }
1200 #else
1201 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1202 {
1203 }
1204 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1205
1206 /*
1207  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1208  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1209  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1210  * sent to the buddy page allocator.
1211  */
1212 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1213 {
1214         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1215         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1216
1217         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1218                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1219                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1220
1221                         init_reserved_page(start_pfn);
1222
1223                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1224                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1225
1226                         SetPageReserved(page);
1227                 }
1228         }
1229 }
1230
1231 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1232 {
1233         unsigned long flags;
1234         int migratetype;
1235         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1236
1237         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1238                 return;
1239
1240         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1241         local_irq_save(flags);
1242         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1243         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1244         local_irq_restore(flags);
1245 }
1246
1247 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1248 {
1249         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1250         struct page *p = page;
1251         unsigned int loop;
1252
1253         prefetchw(p);
1254         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1255                 prefetchw(p + 1);
1256                 __ClearPageReserved(p);
1257                 set_page_count(p, 0);
1258         }
1259         __ClearPageReserved(p);
1260         set_page_count(p, 0);
1261
1262         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1263         set_page_refcounted(page);
1264         __free_pages(page, order);
1265 }
1266
1267 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1268         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1269
1270 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1271
1272 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1273 {
1274         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1275         int nid;
1276
1277         spin_lock(&early_pfn_lock);
1278         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1279         if (nid < 0)
1280                 nid = first_online_node;
1281         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1282
1283         return nid;
1284 }
1285 #endif
1286
1287 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1288 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1289                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1290 {
1291         int nid;
1292
1293         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1294         if (nid >= 0 && nid != node)
1295                 return false;
1296         return true;
1297 }
1298
1299 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1300 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1301 {
1302         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1303 }
1304
1305 #else
1306
1307 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1308 {
1309         return true;
1310 }
1311 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1312                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1313 {
1314         return true;
1315 }
1316 #endif
1317
1318
1319 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1320                                                         unsigned int order)
1321 {
1322         if (early_page_uninitialised(pfn))
1323                 return;
1324         return __free_pages_boot_core(page, order);
1325 }
1326
1327 /*
1328  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1329  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1330  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1331  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1332  * pageblocks.
1333  *
1334  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1335  *
1336  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1337  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1338  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1339  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1340  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1341  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1342  * page in a pageblock.
1343  */
1344 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1345                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1346 {
1347         struct page *start_page;
1348         struct page *end_page;
1349
1350         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1351         end_pfn--;
1352
1353         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1354                 return NULL;
1355
1356         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1357
1358         if (page_zone(start_page) != zone)
1359                 return NULL;
1360
1361         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1362
1363         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1364         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1365                 return NULL;
1366
1367         return start_page;
1368 }
1369
1370 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1371 {
1372         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1373         unsigned long block_end_pfn;
1374
1375         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1376         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1377                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1378                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1379
1380                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1381
1382                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1383                                              block_end_pfn, zone))
1384                         return;
1385         }
1386
1387         /* We confirm that there is no hole */
1388         zone->contiguous = true;
1389 }
1390
1391 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1392 {
1393         zone->contiguous = false;
1394 }
1395
1396 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1397 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1398                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1399 {
1400         int i;
1401
1402         if (!page)
1403                 return;
1404
1405         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1406         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1407             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1408                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1409                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1410                 return;
1411         }
1412
1413         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1414                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1415                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1416                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1417         }
1418 }
1419
1420 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1421 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1422 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1423
1424 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1425 {
1426         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1427                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1428 }
1429
1430 /* Initialise remaining memory on a node */
1431 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1432 {
1433         pg_data_t *pgdat = data;
1434         int nid = pgdat->node_id;
1435         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1436         unsigned long start = jiffies;
1437         unsigned long nr_pages = 0;
1438         unsigned long walk_start, walk_end;
1439         int i, zid;
1440         struct zone *zone;
1441         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1442         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1443
1444         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1445                 pgdat_init_report_one_done();
1446                 return 0;
1447         }
1448
1449         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1450         if (!cpumask_empty(cpumask))
1451                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1452
1453         /* Sanity check boundaries */
1454         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1455         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1456         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1457
1458         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1459         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1460                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1461                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1462                         break;
1463         }
1464
1465         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1466                 unsigned long pfn, end_pfn;
1467                 struct page *page = NULL;
1468                 struct page *free_base_page = NULL;
1469                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1470                 int nr_to_free = 0;
1471
1472                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1473                 pfn = first_init_pfn;
1474                 if (pfn < walk_start)
1475                         pfn = walk_start;
1476                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1477                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1478
1479                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1480                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1481                                 goto free_range;
1482
1483                         /*
1484                          * Ensure pfn_valid is checked every
1485                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1486                          */
1487                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1488                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1489                                         page = NULL;
1490                                         goto free_range;
1491                                 }
1492                         }
1493
1494                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1495                                 page = NULL;
1496                                 goto free_range;
1497                         }
1498
1499                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1500                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1501                                 page++;
1502                         } else {
1503                                 nr_pages += nr_to_free;
1504                                 deferred_free_range(free_base_page,
1505                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1506                                 free_base_page = NULL;
1507                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1508
1509                                 page = pfn_to_page(pfn);
1510                                 cond_resched();
1511                         }
1512
1513                         if (page->flags) {
1514                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1515                                 goto free_range;
1516                         }
1517
1518                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1519                         if (!free_base_page) {
1520                                 free_base_page = page;
1521                                 free_base_pfn = pfn;
1522                                 nr_to_free = 0;
1523                         }
1524                         nr_to_free++;
1525
1526                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1527                         continue;
1528 free_range:
1529                         /* Free the current block of pages to allocator */
1530                         nr_pages += nr_to_free;
1531                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1532                                                                 nr_to_free);
1533                         free_base_page = NULL;
1534                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1535                 }
1536                 /* Free the last block of pages to allocator */
1537                 nr_pages += nr_to_free;
1538                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1539
1540                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1541         }
1542
1543         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1544         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1545
1546         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1547                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1548
1549         pgdat_init_report_one_done();
1550         return 0;
1551 }
1552 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1553
1554 void __init page_alloc_init_late(void)
1555 {
1556         struct zone *zone;
1557
1558 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1559         int nid;
1560
1561         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1562         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1563         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1564                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1565         }
1566
1567         /* Block until all are initialised */
1568         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1569
1570         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1571         files_maxfiles_init();
1572 #endif
1573
1574         for_each_populated_zone(zone)
1575                 set_zone_contiguous(zone);
1576 }
1577
1578 #ifdef CONFIG_CMA
1579 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1580 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1581 {
1582         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1583         struct page *p = page;
1584
1585         do {
1586                 __ClearPageReserved(p);
1587                 set_page_count(p, 0);
1588         } while (++p, --i);
1589
1590         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1591
1592         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1593                 i = pageblock_nr_pages;
1594                 p = page;
1595                 do {
1596                         set_page_refcounted(p);
1597                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1598                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1599                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1600         } else {
1601                 set_page_refcounted(page);
1602                 __free_pages(page, pageblock_order);
1603         }
1604
1605         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1606 }
1607 #endif
1608
1609 /*
1610  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1611  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1612  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1613  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1614  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1615  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1616  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1617  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1618  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1619  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1620  *
1621  * -- nyc
1622  */
1623 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1624         int low, int high, struct free_area *area,
1625         int migratetype)
1626 {
1627         unsigned long size = 1 << high;
1628
1629         while (high > low) {
1630                 area--;
1631                 high--;
1632                 size >>= 1;
1633                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1634
1635                 /*
1636                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1637                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1638                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1639                  * pages will stay not present in virtual address space
1640                  */
1641                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1642                         continue;
1643
1644                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1645                 area->nr_free++;
1646                 set_page_order(&page[size], high);
1647         }
1648 }
1649
1650 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1651 {
1652         const char *bad_reason = NULL;
1653         unsigned long bad_flags = 0;
1654
1655         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1656                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1657         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1658                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1659         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1660                 bad_reason = "nonzero _count";
1661         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1662                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1663                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1664                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1665                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1666                 return;
1667         }
1668         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1669                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1670                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1671         }
1672 #ifdef CONFIG_MEMCG
1673         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1674                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1675 #endif
1676         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1677 }
1678
1679 /*
1680  * This page is about to be returned from the page allocator
1681  */
1682 static inline int check_new_page(struct page *page)
1683 {
1684         if (likely(page_expected_state(page,
1685                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1686                 return 0;
1687
1688         check_new_page_bad(page);
1689         return 1;
1690 }
1691
1692 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1693 {
1694         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1695                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1696 }
1697
1698 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1699 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1700 {
1701         return false;
1702 }
1703
1704 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1705 {
1706         return check_new_page(page);
1707 }
1708 #else
1709 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1710 {
1711         return check_new_page(page);
1712 }
1713 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1714 {
1715         return false;
1716 }
1717 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1718
1719 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1720 {
1721         int i;
1722         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1723                 struct page *p = page + i;
1724
1725                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1726                         return true;
1727         }
1728
1729         return false;
1730 }
1731
1732 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1733                                 gfp_t gfp_flags)
1734 {
1735         set_page_private(page, 0);
1736         set_page_refcounted(page);
1737
1738         arch_alloc_page(page, order);
1739         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1740         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1741         kasan_alloc_pages(page, order);
1742         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1743 }
1744
1745 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1746                                                         unsigned int alloc_flags)
1747 {
1748         int i;
1749         bool poisoned = true;
1750
1751         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1752                 struct page *p = page + i;
1753                 if (poisoned)
1754                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1755         }
1756
1757         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1758
1759         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1760                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1761                         clear_highpage(page + i);
1762
1763         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1764                 prep_compound_page(page, order);
1765
1766         /*
1767          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1768          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1769          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1770          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1771          */
1772         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1773                 set_page_pfmemalloc(page);
1774         else
1775                 clear_page_pfmemalloc(page);
1776 }
1777
1778 /*
1779  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1780  * the smallest available page from the freelists
1781  */
1782 static inline
1783 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1784                                                 int migratetype)
1785 {
1786         unsigned int current_order;
1787         struct free_area *area;
1788         struct page *page;
1789
1790         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1791         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1792                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1793                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1794                                                         struct page, lru);
1795                 if (!page)
1796                         continue;
1797                 list_del(&page->lru);
1798                 rmv_page_order(page);
1799                 area->nr_free--;
1800                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1801                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1802                 return page;
1803         }
1804
1805         return NULL;
1806 }
1807
1808
1809 /*
1810  * This array describes the order lists are fallen back to when
1811  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1812  */
1813 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1814         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1815         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1816         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1817 #ifdef CONFIG_CMA
1818         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1819 #endif
1820 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1821         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1822 #endif
1823 };
1824
1825 #ifdef CONFIG_CMA
1826 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1827                                         unsigned int order)
1828 {
1829         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1830 }
1831 #else
1832 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1833                                         unsigned int order) { return NULL; }
1834 #endif
1835
1836 /*
1837  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1838  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1839  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1840  */
1841 int move_freepages(struct zone *zone,
1842                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1843                           int migratetype)
1844 {
1845         struct page *page;
1846         unsigned int order;
1847         int pages_moved = 0;
1848
1849 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1850         /*
1851          * page_zone is not safe to call in this context when
1852          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1853          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1854          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1855          * grouping pages by mobility
1856          */
1857         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1858 #endif
1859
1860         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1861                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1862                         page++;
1863                         continue;
1864                 }
1865
1866                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1867                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1868
1869                 if (!PageBuddy(page)) {
1870                         page++;
1871                         continue;
1872                 }
1873
1874                 order = page_order(page);
1875                 list_move(&page->lru,
1876                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1877                 page += 1 << order;
1878                 pages_moved += 1 << order;
1879         }
1880
1881         return pages_moved;
1882 }
1883
1884 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1885                                 int migratetype)
1886 {
1887         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1888         struct page *start_page, *end_page;
1889
1890         start_pfn = page_to_pfn(page);
1891         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1892         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1893         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1894         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1895
1896         /* Do not cross zone boundaries */
1897         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1898                 start_page = page;
1899         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1900                 return 0;
1901
1902         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1903 }
1904
1905 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1906                                         int start_order, int migratetype)
1907 {
1908         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1909
1910         while (nr_pageblocks--) {
1911                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1912                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1913         }
1914 }
1915
1916 /*
1917  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1918  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1919  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1920  *
1921  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1922  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1923  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1924  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1925  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1926  * pageblocks.
1927  */
1928 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1929 {
1930         /*
1931          * Leaving this order check is intended, although there is
1932          * relaxed order check in next check. The reason is that
1933          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1934          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1935          * so could be changed anytime.
1936          */
1937         if (order >= pageblock_order)
1938                 return true;
1939
1940         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1941                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1942                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1943                 page_group_by_mobility_disabled)
1944                 return true;
1945
1946         return false;
1947 }
1948
1949 /*
1950  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1951  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1952  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1953  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1954  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1955  */
1956 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1957                                                           int start_type)
1958 {
1959         unsigned int current_order = page_order(page);
1960         int pages;
1961
1962         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1963         if (current_order >= pageblock_order) {
1964                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1965                 return;
1966         }
1967
1968         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1969
1970         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1971         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1972                         page_group_by_mobility_disabled)
1973                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1978  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1979  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1980  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1981  */
1982 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1983                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1984 {
1985         int i;
1986         int fallback_mt;
1987
1988         if (area->nr_free == 0)
1989                 return -1;
1990
1991         *can_steal = false;
1992         for (i = 0;; i++) {
1993                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1994                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1995                         break;
1996
1997                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1998                         continue;
1999
2000                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2001                         *can_steal = true;
2002
2003                 if (!only_stealable)
2004                         return fallback_mt;
2005
2006                 if (*can_steal)
2007                         return fallback_mt;
2008         }
2009
2010         return -1;
2011 }
2012
2013 /*
2014  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2015  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2016  */
2017 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2018                                 unsigned int alloc_order)
2019 {
2020         int mt;
2021         unsigned long max_managed, flags;
2022
2023         /*
2024          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2025          * Check is race-prone but harmless.
2026          */
2027         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2028         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2029                 return;
2030
2031         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2032
2033         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2034         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2035                 goto out_unlock;
2036
2037         /* Yoink! */
2038         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2039         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2040             && !is_migrate_cma(mt)) {
2041                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2042                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2043                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2044         }
2045
2046 out_unlock:
2047         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2048 }
2049
2050 /*
2051  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2052  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2053  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2054  * to recover from than an OOM.
2055  *
2056  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2057  * pageblock is exhausted.
2058  */
2059 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2060                                                 bool force)
2061 {
2062         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2063         unsigned long flags;
2064         struct zoneref *z;
2065         struct zone *zone;
2066         struct page *page;
2067         int order;
2068         bool ret;
2069
2070         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2071                                                                 ac->nodemask) {
2072                 /*
2073                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2074                  * is really high.
2075                  */
2076                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2077                                         pageblock_nr_pages)
2078                         continue;
2079
2080                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2081                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2082                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2083
2084                         page = list_first_entry_or_null(
2085                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2086                                         struct page, lru);
2087                         if (!page)
2088                                 continue;
2089
2090                         /*
2091                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2092                          * we can counter several free pages in a pageblock
2093                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2094                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2095                          * adjust the count once.
2096                          */
2097                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2098                                 /*
2099                                  * It should never happen but changes to
2100                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2101                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2102                                  * while unreserving so be safe and watch for
2103                                  * underflows.
2104                                  */
2105                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2106                                                 pageblock_nr_pages,
2107                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2108                         }
2109
2110                         /*
2111                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2112                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2113                          * is doing the work and needs the pages. More
2114                          * importantly, if the block was always converted to
2115                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2116                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2117                          * may increase.
2118                          */
2119                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2120                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2121                         if (ret) {
2122                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2123                                 return ret;
2124                         }
2125                 }
2126                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2127         }
2128
2129         return false;
2130 }
2131
2132 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2133 static inline struct page *
2134 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2135 {
2136         struct free_area *area;
2137         unsigned int current_order;
2138         struct page *page;
2139         int fallback_mt;
2140         bool can_steal;
2141
2142         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2143         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2144                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2145                                 --current_order) {
2146                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2147                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2148                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2149                 if (fallback_mt == -1)
2150                         continue;
2151
2152                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2153                                                 struct page, lru);
2154                 if (can_steal && !is_migrate_highatomic_page(page))
2155                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2156
2157                 /* Remove the page from the freelists */
2158                 area->nr_free--;
2159                 list_del(&page->lru);
2160                 rmv_page_order(page);
2161
2162                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2163                                         start_migratetype);
2164                 /*
2165                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2166                  * migratetype depending on the decisions in
2167                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2168                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2169                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2170                  */
2171                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2172
2173                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2174                         start_migratetype, fallback_mt);
2175
2176                 return page;
2177         }
2178
2179         return NULL;
2180 }
2181
2182 /*
2183  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2184  * Call me with the zone->lock already held.
2185  */
2186 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2187                                 int migratetype)
2188 {
2189         struct page *page;
2190
2191         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2192         if (unlikely(!page)) {
2193                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2194                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2195
2196                 if (!page)
2197                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2198         }
2199
2200         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2201         return page;
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2206  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2207  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2208  */
2209 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2210                         unsigned long count, struct list_head *list,
2211                         int migratetype, bool cold)
2212 {
2213         int i, alloced = 0;
2214
2215         spin_lock(&zone->lock);
2216         for (i = 0; i < count; ++i) {
2217                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2218                 if (unlikely(page == NULL))
2219                         break;
2220
2221                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2222                         continue;
2223
2224                 /*
2225                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2226                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2227                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2228                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2229                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2230                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2231                  * properly.
2232                  */
2233                 if (likely(!cold))
2234                         list_add(&page->lru, list);
2235                 else
2236                         list_add_tail(&page->lru, list);
2237                 list = &page->lru;
2238                 alloced++;
2239                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2240                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2241                                               -(1 << order));
2242         }
2243
2244         /*
2245          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2246          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2247          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2248          * pages added to the pcp list.
2249          */
2250         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2251         spin_unlock(&zone->lock);
2252         return alloced;
2253 }
2254
2255 #ifdef CONFIG_NUMA
2256 /*
2257  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2258  * currently executing processor on remote nodes after they have
2259  * expired.
2260  *
2261  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2262  * a single processor.
2263  */
2264 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2265 {
2266         unsigned long flags;
2267         int to_drain, batch;
2268
2269         local_irq_save(flags);
2270         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2271         to_drain = min(pcp->count, batch);
2272         if (to_drain > 0) {
2273                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2274                 pcp->count -= to_drain;
2275         }
2276         local_irq_restore(flags);
2277 }
2278 #endif
2279
2280 /*
2281  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2282  *
2283  * The processor must either be the current processor and the
2284  * thread pinned to the current processor or a processor that
2285  * is not online.
2286  */
2287 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2288 {
2289         unsigned long flags;
2290         struct per_cpu_pageset *pset;
2291         struct per_cpu_pages *pcp;
2292
2293         local_irq_save(flags);
2294         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2295
2296         pcp = &pset->pcp;
2297         if (pcp->count) {
2298                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2299                 pcp->count = 0;
2300         }
2301         local_irq_restore(flags);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2306  *
2307  * The processor must either be the current processor and the
2308  * thread pinned to the current processor or a processor that
2309  * is not online.
2310  */
2311 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2312 {
2313         struct zone *zone;
2314
2315         for_each_populated_zone(zone) {
2316                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2317         }
2318 }
2319
2320 /*
2321  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2322  *
2323  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2324  * the single zone's pages.
2325  */
2326 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2327 {
2328         int cpu = smp_processor_id();
2329
2330         if (zone)
2331                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2332         else
2333                 drain_pages(cpu);
2334 }
2335
2336 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2337 {
2338         /*
2339          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2340          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2341          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2342          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2343          * a different one.
2344          */
2345         preempt_disable();
2346         drain_local_pages(NULL);
2347         preempt_enable();
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2352  *
2353  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2354  *
2355  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2356  */
2357 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2358 {
2359         int cpu;
2360
2361         /*
2362          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2363          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2364          */
2365         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2366
2367         /*
2368          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2369          * initialized.
2370          */
2371         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2372                 return;
2373
2374         /* Workqueues cannot recurse */
2375         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2376                 return;
2377
2378         /*
2379          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2380          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2381          * the drain to be complete when the call returns.
2382          */
2383         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2384                 if (!zone)
2385                         return;
2386                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2387         }
2388
2389         /*
2390          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2391          * as offline notification will cause the notified
2392          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2393          * disables preemption as part of its processing
2394          */
2395         for_each_online_cpu(cpu) {
2396                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2397                 struct zone *z;
2398                 bool has_pcps = false;
2399
2400                 if (zone) {
2401                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2402                         if (pcp->pcp.count)
2403                                 has_pcps = true;
2404                 } else {
2405                         for_each_populated_zone(z) {
2406                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2407                                 if (pcp->pcp.count) {
2408                                         has_pcps = true;
2409                                         break;
2410                                 }
2411                         }
2412                 }
2413
2414                 if (has_pcps)
2415                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2416                 else
2417                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2418         }
2419
2420         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2421                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2422                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2423                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2424         }
2425         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2426                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2427
2428         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2429 }
2430
2431 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2432
2433 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2434 {
2435         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2436         unsigned long flags;
2437         unsigned int order, t;
2438         struct page *page;
2439
2440         if (zone_is_empty(zone))
2441                 return;
2442
2443         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2444
2445         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2446         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2447                 if (pfn_valid(pfn)) {
2448                         page = pfn_to_page(pfn);
2449
2450                         if (page_zone(page) != zone)
2451                                 continue;
2452
2453                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2454                                 swsusp_unset_page_free(page);
2455                 }
2456
2457         for_each_migratetype_order(order, t) {
2458                 list_for_each_entry(page,
2459                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2460                         unsigned long i;
2461
2462                         pfn = page_to_pfn(page);
2463                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2464                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2465                 }
2466         }
2467         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2468 }
2469 #endif /* CONFIG_PM */
2470
2471 /*
2472  * Free a 0-order page
2473  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2474  */
2475 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2476 {
2477         struct zone *zone = page_zone(page);
2478         struct per_cpu_pages *pcp;
2479         unsigned long flags;
2480         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2481         int migratetype;
2482
2483         if (!free_pcp_prepare(page))
2484                 return;
2485
2486         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2487         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2488         local_irq_save(flags);
2489         __count_vm_event(PGFREE);
2490
2491         /*
2492          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2493          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2494          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2495          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2496          * excessively into the page allocator
2497          */
2498         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2499                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2500                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2501                         goto out;
2502                 }
2503                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2504         }
2505
2506         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2507         if (!cold)
2508                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2509         else
2510                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2511         pcp->count++;
2512         if (pcp->count >= pcp->high) {
2513                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2514                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2515                 pcp->count -= batch;
2516         }
2517
2518 out:
2519         local_irq_restore(flags);
2520 }
2521
2522 /*
2523  * Free a list of 0-order pages
2524  */
2525 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2526 {
2527         struct page *page, *next;
2528
2529         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2530                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2531                 free_hot_cold_page(page, cold);
2532         }
2533 }
2534
2535 /*
2536  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2537  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2538  * Each sub-page must be freed individually.
2539  *
2540  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2541  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2542  */
2543 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2544 {
2545         int i;
2546
2547         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2548         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2549
2550 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2551         /*
2552          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2553          * otherwise free the whole shadow.
2554          */
2555         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2556                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2557 #endif
2558
2559         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2560                 set_page_refcounted(page + i);
2561         split_page_owner(page, order);
2562 }
2563 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2564
2565 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2566 {
2567         unsigned long watermark;
2568         struct zone *zone;
2569         int mt;
2570
2571         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2572
2573         zone = page_zone(page);
2574         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2575
2576         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2577                 /*
2578                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2579                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2580                  * watermark, because we already know our high-order page
2581                  * exists.
2582                  */
2583                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2584                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2585                         return 0;
2586
2587                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2588         }
2589
2590         /* Remove page from free list */
2591         list_del(&page->lru);
2592         zone->free_area[order].nr_free--;
2593         rmv_page_order(page);
2594
2595         /*
2596          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2597          * pageblock
2598          */
2599         if (order >= pageblock_order - 1) {
2600                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2601                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2602                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2603                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2604                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2605                                 set_pageblock_migratetype(page,
2606                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2607                 }
2608         }
2609
2610
2611         return 1UL << order;
2612 }
2613
2614 /*
2615  * Update NUMA hit/miss statistics
2616  *
2617  * Must be called with interrupts disabled.
2618  */
2619 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2620 {
2621 #ifdef CONFIG_NUMA
2622         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2623
2624         if (z->node != numa_node_id())
2625                 local_stat = NUMA_OTHER;
2626
2627         if (z->node == preferred_zone->node)
2628                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2629         else {
2630                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2631                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2632         }
2633         __inc_zone_state(z, local_stat);
2634 #endif
2635 }
2636
2637 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2638 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2639                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2640                         struct list_head *list)
2641 {
2642         struct page *page;
2643
2644         do {
2645                 if (list_empty(list)) {
2646                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2647                                         pcp->batch, list,
2648                                         migratetype, cold);
2649                         if (unlikely(list_empty(list)))
2650                                 return NULL;
2651                 }
2652
2653                 if (cold)
2654                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2655                 else
2656                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2657
2658                 list_del(&page->lru);
2659                 pcp->count--;
2660         } while (check_new_pcp(page));
2661
2662         return page;
2663 }
2664
2665 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2666 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2667                         struct zone *zone, unsigned int order,
2668                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2669 {
2670         struct per_cpu_pages *pcp;
2671         struct list_head *list;
2672         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2673         struct page *page;
2674         unsigned long flags;
2675
2676         local_irq_save(flags);
2677         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2678         list = &pcp->lists[migratetype];
2679         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2680         if (page) {
2681                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2682                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2683         }
2684         local_irq_restore(flags);
2685         return page;
2686 }
2687
2688 /*
2689  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2690  */
2691 static inline
2692 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2693                         struct zone *zone, unsigned int order,
2694                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2695                         int migratetype)
2696 {
2697         unsigned long flags;
2698         struct page *page;
2699
2700         if (likely(order == 0)) {
2701                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2702                                 gfp_flags, migratetype);
2703                 goto out;
2704         }
2705
2706         /*
2707          * We most definitely don't want callers attempting to
2708          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2709          */
2710         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2711         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2712
2713         do {
2714                 page = NULL;
2715                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2716                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2717                         if (page)
2718                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2719                 }
2720                 if (!page)
2721                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2722         } while (page && check_new_pages(page, order));
2723         spin_unlock(&zone->lock);
2724         if (!page)
2725                 goto failed;
2726         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2727                                   get_pcppage_migratetype(page));
2728
2729         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2730         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2731         local_irq_restore(flags);
2732
2733 out:
2734         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2735         return page;
2736
2737 failed:
2738         local_irq_restore(flags);
2739         return NULL;
2740 }
2741
2742 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2743
2744 static struct {
2745         struct fault_attr attr;
2746
2747         bool ignore_gfp_highmem;
2748         bool ignore_gfp_reclaim;
2749         u32 min_order;
2750 } fail_page_alloc = {
2751         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2752         .ignore_gfp_reclaim = true,
2753         .ignore_gfp_highmem = true,
2754         .min_order = 1,
2755 };
2756
2757 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2758 {
2759         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2760 }
2761 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2762
2763 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2764 {
2765         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2766                 return false;
2767         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2768                 return false;
2769         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2770                 return false;
2771         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2772                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2773                 return false;
2774
2775         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2776 }
2777
2778 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2779
2780 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2781 {
2782         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2783         struct dentry *dir;
2784
2785         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2786                                         &fail_page_alloc.attr);
2787         if (IS_ERR(dir))
2788                 return PTR_ERR(dir);
2789
2790         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2791                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2792                 goto fail;
2793         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2794                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2795                 goto fail;
2796         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2797                                 &fail_page_alloc.min_order))
2798                 goto fail;
2799
2800         return 0;
2801 fail:
2802         debugfs_remove_recursive(dir);
2803
2804         return -ENOMEM;
2805 }
2806
2807 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2808
2809 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2810
2811 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2812
2813 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2814 {
2815         return false;
2816 }
2817
2818 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2819
2820 /*
2821  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2822  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2823  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2824  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2825  */
2826 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2827                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2828                          long free_pages)
2829 {
2830         long min = mark;
2831         int o;
2832         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2833
2834         /* free_pages may go negative - that's OK */
2835         free_pages -= (1 << order) - 1;
2836
2837         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2838                 min -= min / 2;
2839
2840         /*
2841          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2842          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2843          * atomic reserve but it avoids a search.
2844          */
2845         if (likely(!alloc_harder))
2846                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2847         else
2848                 min -= min / 4;
2849
2850 #ifdef CONFIG_CMA
2851         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2852         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2853                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2854 #endif
2855
2856         /*
2857          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2858          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2859          * even if a suitable page happened to be free.
2860          */
2861         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2862                 return false;
2863
2864         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2865         if (!order)
2866                 return true;
2867
2868         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2869         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2870                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2871                 int mt;
2872
2873                 if (!area->nr_free)
2874                         continue;
2875
2876                 if (alloc_harder)
2877                         return true;
2878
2879                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2880                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2881                                 return true;
2882                 }
2883
2884 #ifdef CONFIG_CMA
2885                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2886                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2887                         return true;
2888                 }
2889 #endif
2890         }
2891         return false;
2892 }
2893
2894 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2895                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2896 {
2897         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2898                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2899 }
2900
2901 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2902                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2903 {
2904         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2905         long cma_pages = 0;
2906
2907 #ifdef CONFIG_CMA
2908         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2909         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2910                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2911 #endif
2912
2913         /*
2914          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2915          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2916          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2917          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2918          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2919          */
2920         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2921                 return true;
2922
2923         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2924                                         free_pages);
2925 }
2926
2927 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2928                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2929 {
2930         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2931
2932         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2933                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2934
2935         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2936                                                                 free_pages);
2937 }
2938
2939 #ifdef CONFIG_NUMA
2940 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2941 {
2942         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
2943                                 RECLAIM_DISTANCE;
2944 }
2945 #else   /* CONFIG_NUMA */
2946 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2947 {
2948         return true;
2949 }
2950 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2951
2952 /*
2953  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2954  * a page.
2955  */
2956 static struct page *
2957 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2958                                                 const struct alloc_context *ac)
2959 {
2960         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2961         struct zone *zone;
2962         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2963
2964         /*
2965          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2966          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2967          */
2968         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2969                                                                 ac->nodemask) {
2970                 struct page *page;
2971                 unsigned long mark;
2972
2973                 if (cpusets_enabled() &&
2974                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2975                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2976                                 continue;
2977                 /*
2978                  * When allocating a page cache page for writing, we
2979                  * want to get it from a node that is within its dirty
2980                  * limit, such that no single node holds more than its
2981                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2982                  * The dirty limits take into account the node's
2983                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2984                  * should be able to balance it without having to
2985                  * write pages from its LRU list.
2986                  *
2987                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2988                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2989                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2990                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2991                  * nodes are together not big enough to reach the
2992                  * global limit.  The proper fix for these situations
2993                  * will require awareness of nodes in the
2994                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2995                  */
2996                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2997                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2998                                 continue;
2999
3000                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3001                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3002                                 continue;
3003                         }
3004                 }
3005
3006                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3007                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3008                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3009                         int ret;
3010
3011                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3012                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3013                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3014                                 goto try_this_zone;
3015
3016                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3017                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3018                                 continue;
3019
3020                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3021                         switch (ret) {
3022                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3023                                 /* did not scan */
3024                                 continue;
3025                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3026                                 /* scanned but unreclaimable */
3027                                 continue;
3028                         default:
3029                                 /* did we reclaim enough */
3030                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3031                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3032                                         goto try_this_zone;
3033
3034                                 continue;
3035                         }
3036                 }
3037
3038 try_this_zone:
3039                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3040                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3041                 if (page) {
3042                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3043
3044                         /*
3045                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3046                          * if the pageblock should be reserved for the future
3047                          */
3048                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3049                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3050
3051                         return page;
3052                 }
3053         }
3054
3055         return NULL;
3056 }
3057
3058 /*
3059  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3060  * meminfo in irq context.
3061  */
3062 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3063 {
3064         bool ret = false;
3065
3066 #if NODES_SHIFT > 8
3067         ret = in_interrupt();
3068 #endif
3069         return ret;
3070 }
3071
3072 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3073 {
3074         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3075         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3076
3077         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3078                 return;
3079
3080         /*
3081          * This documents exceptions given to allocations in certain
3082          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3083          * of allowed nodes.
3084          */
3085         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3086                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3087                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3088                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3089         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3090                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3091
3092         show_mem(filter, nodemask);
3093 }
3094
3095 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3096 {
3097         struct va_format vaf;
3098         va_list args;
3099         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3100                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3101
3102         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3103             debug_guardpage_minorder() > 0)
3104                 return;
3105
3106         pr_warn("%s: ", current->comm);
3107
3108         va_start(args, fmt);
3109         vaf.fmt = fmt;
3110         vaf.va = &args;
3111         pr_cont("%pV", &vaf);
3112         va_end(args);
3113
3114         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3115         if (nodemask)
3116                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3117         else
3118                 pr_cont("(null)\n");
3119
3120         cpuset_print_current_mems_allowed();
3121
3122         dump_stack();
3123         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3124 }
3125
3126 static inline struct page *
3127 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3128                               unsigned int alloc_flags,
3129                               const struct alloc_context *ac)
3130 {
3131         struct page *page;
3132
3133         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3134                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3135         /*
3136          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3137          * are depleted
3138          */
3139         if (!page)
3140                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3141                                 alloc_flags, ac);
3142
3143         return page;
3144 }
3145
3146 static inline struct page *
3147 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3148         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3149 {
3150         struct oom_control oc = {
3151                 .zonelist = ac->zonelist,
3152                 .nodemask = ac->nodemask,
3153                 .memcg = NULL,
3154                 .gfp_mask = gfp_mask,
3155                 .order = order,
3156         };
3157         struct page *page;
3158
3159         *did_some_progress = 0;
3160
3161         /*
3162          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3163          * making progress for us.
3164          */
3165         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3166                 *did_some_progress = 1;
3167                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3168                 return NULL;
3169         }
3170
3171         /*
3172          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3173          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3174          * we're still under heavy pressure.
3175          */
3176         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3177                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3178         if (page)
3179                 goto out;
3180
3181         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3182         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3183                 goto out;
3184         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3185         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3186                 goto out;
3187         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3188         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3189                 goto out;
3190         if (pm_suspended_storage())
3191                 goto out;
3192         /*
3193          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3194          * other request to make a forward progress.
3195          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3196          * do much for this context but let's try it to at least get
3197          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3198          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3199          * failures more gracefully we should just bail out here.
3200          */
3201
3202         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3203         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3204                 goto out;
3205
3206         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3207         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3208                 *did_some_progress = 1;
3209
3210                 /*
3211                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3212                  * reserves
3213                  */
3214                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3215                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3216                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3217         }
3218 out:
3219         mutex_unlock(&oom_lock);
3220         return page;
3221 }
3222
3223 /*
3224  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3225  * killer is consider as the only way to move forward.
3226  */
3227 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3228
3229 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3230 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3231 static struct page *
3232 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3233                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3234                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3235 {
3236         struct page *page;
3237
3238         if (!order)
3239                 return NULL;
3240
3241         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3242         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3243                                                                         prio);
3244         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3245
3246         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3247                 return NULL;
3248
3249         /*
3250          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3251          * count a compaction stall
3252          */
3253         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3254
3255         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3256
3257         if (page) {
3258                 struct zone *zone = page_zone(page);
3259
3260                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3261                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3262                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3263                 return page;
3264         }
3265
3266         /*
3267          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3268          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3269          */
3270         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3271
3272         cond_resched();
3273
3274         return NULL;
3275 }
3276
3277 static inline bool
3278 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3279                      enum compact_result compact_result,
3280                      enum compact_priority *compact_priority,
3281                      int *compaction_retries)
3282 {
3283         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3284         int min_priority;
3285         bool ret = false;
3286         int retries = *compaction_retries;
3287         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3288
3289         if (!order)
3290                 return false;
3291
3292         if (compaction_made_progress(compact_result))
3293                 (*compaction_retries)++;
3294
3295         /*
3296          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3297          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3298          * failure could be caused by insufficient priority
3299          */
3300         if (compaction_failed(compact_result))
3301                 goto check_priority;
3302
3303         /*
3304          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3305          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3306          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3307          * compaction.
3308          */
3309         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3310                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3311                 goto out;
3312         }
3313
3314         /*
3315          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3316          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3317          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3318          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3319          * would need much more detailed feedback from compaction to
3320          * make a better decision.
3321          */
3322         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3323                 max_retries /= 4;
3324         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3325                 ret = true;
3326                 goto out;
3327         }
3328
3329         /*
3330          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3331          * all retries or failed at the lower priorities.
3332          */
3333 check_priority:
3334         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3335                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3336
3337         if (*compact_priority > min_priority) {
3338                 (*compact_priority)--;
3339                 *compaction_retries = 0;
3340                 ret = true;
3341         }
3342 out:
3343         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3344         return ret;
3345 }
3346 #else
3347 static inline struct page *
3348 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3349                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3350                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3351 {
3352         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3353         return NULL;
3354 }
3355
3356 static inline bool
3357 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3358                      enum compact_result compact_result,
3359                      enum compact_priority *compact_priority,
3360                      int *compaction_retries)
3361 {
3362         struct zone *zone;
3363         struct zoneref *z;
3364
3365         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3366                 return false;
3367
3368         /*
3369          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3370          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3371          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3372          * watermarks are OK.
3373          */
3374         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3375                                         ac->nodemask) {
3376                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3377                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3378                         return true;
3379         }
3380         return false;
3381 }
3382 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3383
3384 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3385 static int
3386 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3387                                         const struct alloc_context *ac)
3388 {
3389         struct reclaim_state reclaim_state;
3390         int progress;
3391
3392         cond_resched();
3393
3394         /* We now go into synchronous reclaim */
3395         cpuset_memory_pressure_bump();
3396         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3397         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3398         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3399         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3400
3401         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3402                                                                 ac->nodemask);
3403
3404         current->reclaim_state = NULL;
3405         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3406         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3407
3408         cond_resched();
3409
3410         return progress;
3411 }
3412
3413 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3414 static inline struct page *
3415 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3416                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3417                 unsigned long *did_some_progress)
3418 {
3419         struct page *page = NULL;
3420         bool drained = false;
3421
3422         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3423         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3424                 return NULL;
3425
3426 retry:
3427         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3428
3429         /*
3430          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3431          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3432          * Shrink them them and try again
3433          */
3434         if (!page && !drained) {
3435                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3436                 drain_all_pages(NULL);
3437                 drained = true;
3438                 goto retry;
3439         }
3440
3441         return page;
3442 }
3443
3444 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3445 {
3446         struct zoneref *z;
3447         struct zone *zone;
3448         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3449
3450         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3451                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3452                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3453                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3454                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3455         }
3456 }
3457
3458 static inline unsigned int
3459 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3460 {
3461         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3462
3463         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3464         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3465
3466         /*
3467          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3468          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3469          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3470          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3471          */
3472         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3473
3474         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3475                 /*
3476                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3477                  * if it can't schedule.
3478                  */
3479                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3480                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3481                 /*
3482                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3483                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3484                  */
3485                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3486         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3487                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3488
3489 #ifdef CONFIG_CMA
3490         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3491                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3492 #endif
3493         return alloc_flags;
3494 }
3495
3496 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3497 {
3498         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3499                 return false;
3500
3501         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3502                 return true;
3503         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3504                 return true;
3505         if (!in_interrupt() &&
3506                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3507                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3508                 return true;
3509
3510         return false;
3511 }
3512
3513 /*
3514  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3515  * for the given allocation request.
3516  *
3517  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3518  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3519  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3520  *
3521  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3522  */
3523 static inline bool
3524 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3525                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3526                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3527 {
3528         struct zone *zone;
3529         struct zoneref *z;
3530
3531         /*
3532          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3533          * their order will become available due to high fragmentation so
3534          * always increment the no progress counter for them
3535          */
3536         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3537                 *no_progress_loops = 0;
3538         else
3539                 (*no_progress_loops)++;
3540
3541         /*
3542          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3543          * several times in the row.
3544          */
3545         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3546                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3547                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3548         }
3549
3550         /*
3551          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3552          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3553          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3554          * screwed and have to go OOM.
3555          */
3556         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3557                                         ac->nodemask) {
3558                 unsigned long available;
3559                 unsigned long reclaimable;
3560                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3561                 bool wmark;
3562
3563                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3564                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3565
3566                 /*
3567                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3568                  * reclaimable pages?
3569                  */
3570                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3571                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3572                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3573                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3574                 if (wmark) {
3575                         /*
3576                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3577                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3578                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3579                          * prevent from pre mature OOM
3580                          */
3581                         if (!did_some_progress) {
3582                                 unsigned long write_pending;
3583
3584                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3585                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3586
3587                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3588                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3589                                         return true;
3590                                 }
3591                         }
3592
3593                         /*
3594                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3595                          * context and the current implementation of the WQ
3596                          * concurrency control doesn't recognize that
3597                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3598                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3599                          * do a short sleep here rather than calling
3600                          * cond_resched().
3601                          */
3602                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3603                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3604                         else
3605                                 cond_resched();
3606
3607                         return true;
3608                 }
3609         }
3610
3611         return false;
3612 }
3613
3614 static inline struct page *
3615 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3616                                                 struct alloc_context *ac)
3617 {
3618         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3619         struct page *page = NULL;
3620         unsigned int alloc_flags;
3621         unsigned long did_some_progress;
3622         enum compact_priority compact_priority;
3623         enum compact_result compact_result;
3624         int compaction_retries;
3625         int no_progress_loops;
3626         unsigned long alloc_start = jiffies;
3627         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3628         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3629
3630         /*
3631          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3632          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3633          * be using allocators in order of preference for an area that is
3634          * too large.
3635          */
3636         if (order >= MAX_ORDER) {
3637                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3638                 return NULL;
3639         }
3640
3641         /*
3642          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3643          * callers that are not in atomic context.
3644          */
3645         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3646                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3647                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3648
3649 retry_cpuset:
3650         compaction_retries = 0;
3651         no_progress_loops = 0;
3652         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3653         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3654
3655         /*
3656          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3657          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3658          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3659          */
3660         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3661
3662         /*
3663          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3664          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3665          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3666          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3667          */
3668         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3669                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3670         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3671                 goto nopage;
3672
3673         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3674                 wake_all_kswapds(order, ac);
3675
3676         /*
3677          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3678          * that first
3679          */
3680         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3681         if (page)
3682                 goto got_pg;
3683
3684         /*
3685          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3686          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3687          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3688          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3689          */
3690         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3691                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3692                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3693                                                 alloc_flags, ac,
3694                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3695                                                 &compact_result);
3696                 if (page)
3697                         goto got_pg;
3698
3699                 /*
3700                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3701                  * includes THP page fault allocations
3702                  */
3703                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3704                         /*
3705                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3706                          * it is because sync compaction recently failed. If
3707                          * this is the case and the caller requested a THP
3708                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3709                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3710                          * direct reclaim.
3711                          */
3712                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3713                                 goto nopage;
3714
3715                         /*
3716                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3717                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3718                          * using async compaction.
3719                          */
3720                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3721                 }
3722         }
3723
3724 retry:
3725         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3726         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3727                 wake_all_kswapds(order, ac);
3728
3729         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3730                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3731
3732         /*
3733          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3734          * These allocations are high priority and system rather than user
3735          * orientated.
3736          */
3737         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3738                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3739                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3740                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3741         }
3742
3743         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3744         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3745         if (page)
3746                 goto got_pg;
3747
3748         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3749         if (!can_direct_reclaim)
3750                 goto nopage;
3751
3752         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3753         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3754                 warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
3755                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3756                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3757                 stall_timeout += 10 * HZ;
3758         }
3759
3760         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3761         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3762                 goto nopage;
3763
3764         /* Try direct reclaim and then allocating */
3765         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3766                                                         &did_some_progress);
3767         if (page)
3768                 goto got_pg;
3769
3770         /* Try direct compaction and then allocating */
3771         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3772                                         compact_priority, &compact_result);
3773         if (page)
3774                 goto got_pg;
3775
3776         /* Do not loop if specifically requested */
3777         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3778                 goto nopage;
3779
3780         /*
3781          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3782          * __GFP_REPEAT
3783          */
3784         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3785                 goto nopage;
3786
3787         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3788                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3789                 goto retry;
3790
3791         /*
3792          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3793          * reclaim is not able to make any progress because the current
3794          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3795          * of free memory (see __compaction_suitable)
3796          */
3797         if (did_some_progress > 0 &&
3798                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3799                                 compact_result, &compact_priority,
3800                                 &compaction_retries))
3801                 goto retry;
3802
3803         /*
3804          * It's possible we raced with cpuset update so the OOM would be
3805          * premature (see below the nopage: label for full explanation).
3806          */
3807         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3808                 goto retry_cpuset;
3809
3810         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3811         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3812         if (page)
3813                 goto got_pg;
3814
3815         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3816         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3817                 goto nopage;
3818
3819         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3820         if (did_some_progress) {
3821                 no_progress_loops = 0;
3822                 goto retry;
3823         }
3824
3825 nopage:
3826         /*
3827          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3828          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3829          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3830          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3831          * retry.
3832          */
3833         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3834                 goto retry_cpuset;
3835
3836         /*
3837          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
3838          * we always retry
3839          */
3840         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3841                 /*
3842                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3843                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
3844                  */
3845                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
3846                         goto fail;
3847
3848                 /*
3849                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
3850                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3851                  * for somebody to do a work for us
3852                  */
3853                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
3854
3855                 /*
3856                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
3857                  * are not prepared for much so let's warn about these users
3858                  * so that we can identify them and convert them to something
3859                  * else.
3860                  */
3861                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3862
3863                 /*
3864                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3865                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
3866                  * could deplete whole memory reserves which would just make
3867                  * the situation worse
3868                  */
3869                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
3870                 if (page)
3871                         goto got_pg;
3872
3873                 cond_resched();
3874                 goto retry;
3875         }
3876 fail:
3877         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
3878                         "page allocation failure: order:%u", order);
3879 got_pg:
3880         return page;
3881 }
3882
3883 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3884                 struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask,
3885                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
3886                 unsigned int *alloc_flags)
3887 {
3888         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
3889         ac->zonelist = zonelist;
3890         ac->nodemask = nodemask;
3891         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
3892
3893         if (cpusets_enabled()) {
3894                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3895                 if (!ac->nodemask)
3896                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3897                 else
3898                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3899         }
3900
3901         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3902
3903         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3904
3905         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3906                 return false;
3907
3908         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3909                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3910
3911         return true;
3912 }
3913
3914 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
3915 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
3916                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
3917 {
3918         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3919         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3920
3921         /*
3922          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3923          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3924          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3925          */
3926         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3927                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3928 }
3929
3930 /*
3931  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3932  */
3933 struct page *
3934 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3935                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3936 {
3937         struct page *page;
3938         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3939         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3940         struct alloc_context ac = { };
3941
3942         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3943         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, zonelist, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
3944                 return NULL;
3945
3946         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
3947
3948         /* First allocation attempt */
3949         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3950         if (likely(page))
3951                 goto out;
3952
3953         /*
3954          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3955          * because I/O on the device might not complete.
3956          */
3957         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3958         ac.spread_dirty_pages = false;
3959
3960         /*
3961          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3962          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3963          */
3964         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
3965                 ac.nodemask = nodemask;
3966
3967         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3968
3969 out:
3970         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3971             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3972                 __free_pages(page, order);
3973                 page = NULL;
3974         }
3975
3976         if (kmemcheck_enabled && page)
3977                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3978
3979         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3980
3981         return page;
3982 }
3983 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3984
3985 /*
3986  * Common helper functions.
3987  */
3988 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3989 {
3990         struct page *page;
3991
3992         /*
3993          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3994          * a highmem page
3995          */
3996         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3997
3998         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3999         if (!page)
4000                 return 0;
4001         return (unsigned long) page_address(page);
4002 }
4003 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4004
4005 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4006 {
4007         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4008 }
4009 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4010
4011 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4012 {
4013         if (put_page_testzero(page)) {
4014                 if (order == 0)
4015                         free_hot_cold_page(page, false);
4016                 else
4017                         __free_pages_ok(page, order);
4018         }
4019 }
4020
4021 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4022
4023 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4024 {
4025         if (addr != 0) {
4026                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4027                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4028         }
4029 }
4030
4031 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4032
4033 /*
4034  * Page Fragment:
4035  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4036  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4037  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4038  *
4039  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4040  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4041  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4042  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4043  */
4044 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4045                                              gfp_t gfp_mask)
4046 {
4047         struct page *page = NULL;
4048         gfp_t gfp = gfp_mask;
4049
4050 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4051         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4052                     __GFP_NOMEMALLOC;
4053         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4054                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4055         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4056 #endif
4057         if (unlikely(!page))
4058                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4059
4060         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4061
4062         return page;
4063 }
4064
4065 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4066 {
4067         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4068
4069         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4070                 unsigned int order = compound_order(page);
4071
4072                 if (order == 0)
4073                         free_hot_cold_page(page, false);
4074                 else
4075                         __free_pages_ok(page, order);
4076         }
4077 }
4078 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4079
4080 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4081                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4082 {
4083         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4084         struct page *page;
4085         int offset;
4086
4087         if (unlikely(!nc->va)) {
4088 refill:
4089                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4090                 if (!page)
4091                         return NULL;
4092
4093 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4094                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4095                 size = nc->size;
4096 #endif
4097                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4098                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4099                  */
4100                 page_ref_add(page, size - 1);
4101
4102                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4103                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4104                 nc->pagecnt_bias = size;
4105                 nc->offset = size;
4106         }
4107
4108         offset = nc->offset - fragsz;
4109         if (unlikely(offset < 0)) {
4110                 page = virt_to_page(nc->va);
4111
4112                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4113                         goto refill;
4114
4115 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4116                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4117                 size = nc->size;
4118 #endif
4119                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4120                 set_page_count(page, size);
4121
4122                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4123                 nc->pagecnt_bias = size;
4124                 offset = size - fragsz;
4125         }
4126
4127         nc->pagecnt_bias--;
4128         nc->offset = offset;
4129
4130         return nc->va + offset;
4131 }
4132 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4133
4134 /*
4135  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4136  */
4137 void page_frag_free(void *addr)
4138 {
4139         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4140
4141         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4142                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4143 }
4144 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4145
4146 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4147                 size_t size)
4148 {
4149         if (addr) {
4150                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4151                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4152
4153                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4154                 while (used < alloc_end) {
4155                         free_page(used);
4156                         used += PAGE_SIZE;
4157                 }
4158         }
4159         return (void *)addr;
4160 }
4161
4162 /**
4163  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4164  * @size: the number of bytes to allocate
4165  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4166  *
4167  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4168  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4169  * allocate memory in power-of-two pages.
4170  *
4171  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4172  *
4173  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4174  */
4175 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4176 {
4177         unsigned int order = get_order(size);
4178         unsigned long addr;
4179
4180         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4181         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4182 }
4183 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4184
4185 /**
4186  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4187  *                         pages on a node.
4188  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4189  * @size: the number of bytes to allocate
4190  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4191  *
4192  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4193  * back.
4194  */
4195 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4196 {
4197         unsigned int order = get_order(size);
4198         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4199         if (!p)
4200                 return NULL;
4201         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4202 }
4203
4204 /**
4205  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4206  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4207  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4208  *
4209  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4210  */
4211 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4212 {
4213         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4214         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4215
4216         while (addr < end) {
4217                 free_page(addr);
4218                 addr += PAGE_SIZE;
4219         }
4220 }
4221 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4222
4223 /**
4224  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4225  * @offset: The zone index of the highest zone
4226  *
4227  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4228  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4229  * zone, the number of pages is calculated as:
4230  *
4231  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4232  */
4233 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4234 {
4235         struct zoneref *z;
4236         struct zone *zone;
4237
4238         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4239         unsigned long sum = 0;
4240
4241         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4242
4243         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4244                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4245                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4246                 if (size > high)
4247                         sum += size - high;
4248         }
4249
4250         return sum;
4251 }
4252
4253 /**
4254  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4255  *
4256  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4257  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4258  */
4259 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4260 {
4261         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4262 }
4263 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4264
4265 /**
4266  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4267  *
4268  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4269  * high watermark within all zones.
4270  */
4271 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4272 {
4273         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4274 }
4275
4276 static inline void show_node(struct zone *zone)
4277 {
4278         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4279                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4280 }
4281
4282 long si_mem_available(void)
4283 {
4284         long available;
4285         unsigned long pagecache;
4286         unsigned long wmark_low = 0;
4287         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4288         struct zone *zone;
4289         int lru;
4290
4291         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4292                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4293
4294         for_each_zone(zone)
4295                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4296
4297         /*
4298          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4299          * without causing swapping.
4300          */
4301         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4302
4303         /*
4304          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4305          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4306          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4307          */
4308         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4309         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4310         available += pagecache;
4311
4312         /*
4313          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4314          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4315          */
4316         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4317                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4318
4319         if (available < 0)
4320                 available = 0;
4321         return available;
4322 }
4323 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4324
4325 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4326 {
4327         val->totalram = totalram_pages;
4328         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4329         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4330         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4331         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4332         val->freehigh = nr_free_highpages();
4333         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4334 }
4335
4336 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4337
4338 #ifdef CONFIG_NUMA
4339 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4340 {
4341         int zone_type;          /* needs to be signed */
4342         unsigned long managed_pages = 0;
4343         unsigned long managed_highpages = 0;
4344         unsigned long free_highpages = 0;
4345         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4346
4347         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4348                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4349         val->totalram = managed_pages;
4350         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4351         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4352 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4353         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4354                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4355
4356                 if (is_highmem(zone)) {
4357                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4358                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4359                 }
4360         }
4361         val->totalhigh = managed_highpages;
4362         val->freehigh = free_highpages;
4363 #else
4364         val->totalhigh = managed_highpages;
4365         val->freehigh = free_highpages;
4366 #endif
4367         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4368 }
4369 #endif
4370
4371 /*
4372  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4373  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4374  */
4375 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4376 {
4377         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4378                 return false;
4379
4380         /*
4381          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4382          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4383          * have to be precise here.
4384          */
4385         if (!nodemask)
4386                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4387
4388         return !node_isset(nid, *nodemask);
4389 }
4390
4391 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4392
4393 static void show_migration_types(unsigned char type)
4394 {
4395         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4396                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4397                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4398                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4399                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4400 #ifdef CONFIG_CMA
4401                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4402 #endif
4403 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4404                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4405 #endif
4406         };
4407         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4408         char *p = tmp;
4409         int i;
4410
4411         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4412                 if (type & (1 << i))
4413                         *p++ = types[i];
4414         }
4415
4416         *p = '\0';
4417         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4418 }
4419
4420 /*
4421  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4422  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4423  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4424  *
4425  * Bits in @filter:
4426  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4427  *   cpuset.
4428  */
4429 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4430 {
4431         unsigned long free_pcp = 0;
4432         int cpu;
4433         struct zone *zone;
4434         pg_data_t *pgdat;
4435
4436         for_each_populated_zone(zone) {
4437                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4438                         continue;
4439
4440                 for_each_online_cpu(cpu)
4441                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4442         }
4443
4444         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4445                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4446                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4447                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4448                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4449                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4450                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4451                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4452                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4453                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4454                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4455                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4456                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4457                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4458                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4459                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4460                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4461                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4462                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4463                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4464                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4465                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4466                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4467                 free_pcp,
4468                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4469
4470         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4471                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4472                         continue;
4473
4474                 printk("Node %d"
4475                         " active_anon:%lukB"
4476                         " inactive_anon:%lukB"
4477                         " active_file:%lukB"
4478                         " inactive_file:%lukB"
4479                         " unevictable:%lukB"
4480                         " isolated(anon):%lukB"
4481                         " isolated(file):%lukB"
4482                         " mapped:%lukB"
4483                         " dirty:%lukB"
4484                         " writeback:%lukB"
4485                         " shmem:%lukB"
4486 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4487                         " shmem_thp: %lukB"
4488                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4489                         " anon_thp: %lukB"
4490 #endif
4491                         " writeback_tmp:%lukB"
4492                         " unstable:%lukB"
4493                         " all_unreclaimable? %s"
4494                         "\n",
4495                         pgdat->node_id,
4496                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4497                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4498                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4499                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4500                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4501                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4502                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4503                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4504                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4505                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4506                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4507 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4508                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4509                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4510                                         * HPAGE_PMD_NR),
4511                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4512 #endif
4513                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4514                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4515                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4516                                 "yes" : "no");
4517         }
4518
4519         for_each_populated_zone(zone) {
4520                 int i;
4521
4522                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4523                         continue;
4524
4525                 free_pcp = 0;
4526                 for_each_online_cpu(cpu)
4527                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4528
4529                 show_node(zone);
4530                 printk(KERN_CONT
4531                         "%s"
4532                         " free:%lukB"
4533                         " min:%lukB"
4534                         " low:%lukB"
4535                         " high:%lukB"
4536                         " active_anon:%lukB"
4537                         " inactive_anon:%lukB"
4538                         " active_file:%lukB"
4539                         " inactive_file:%lukB"
4540                         " unevictable:%lukB"
4541                         " writepending:%lukB"
4542                         " present:%lukB"
4543                         " managed:%lukB"
4544                         " mlocked:%lukB"
4545                         " slab_reclaimable:%lukB"
4546                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4547                         " kernel_stack:%lukB"
4548                         " pagetables:%lukB"
4549                         " bounce:%lukB"
4550                         " free_pcp:%lukB"
4551                         " local_pcp:%ukB"
4552                         " free_cma:%lukB"
4553                         "\n",
4554                         zone->name,
4555                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4556                         K(min_wmark_pages(zone)),
4557                         K(low_wmark_pages(zone)),
4558                         K(high_wmark_pages(zone)),
4559                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4560                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4561                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4562                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4563                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4564                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4565                         K(zone->present_pages),
4566                         K(zone->managed_pages),
4567                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4568                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4569                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4570                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4571                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4572                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4573                         K(free_pcp),
4574                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4575                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4576                 printk("lowmem_reserve[]:");
4577                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4578                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4579                 printk(KERN_CONT "\n");
4580         }
4581
4582         for_each_populated_zone(zone) {
4583                 unsigned int order;
4584                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4585                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4586
4587                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4588                         continue;
4589                 show_node(zone);
4590                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4591
4592                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4593                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4594                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4595                         int type;
4596
4597                         nr[order] = area->nr_free;
4598                         total += nr[order] << order;
4599
4600                         types[order] = 0;
4601                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4602                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4603                                         types[order] |= 1 << type;
4604                         }
4605                 }
4606                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4607                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4608                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4609                                nr[order], K(1UL) << order);
4610                         if (nr[order])
4611                                 show_migration_types(types[order]);
4612                 }
4613                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4614         }
4615
4616         hugetlb_show_meminfo();
4617
4618         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4619
4620         show_swap_cache_info();
4621 }
4622
4623 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4624 {
4625         zoneref->zone = zone;
4626         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4627 }
4628
4629 /*
4630  * Builds allocation fallback zone lists.
4631  *
4632  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4633  */
4634 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4635                                 int nr_zones)
4636 {
4637         struct zone *zone;
4638         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4639
4640         do {
4641                 zone_type--;
4642                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4643                 if (managed_zone(zone)) {
4644                         zoneref_set_zone(zone,
4645                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4646                         check_highest_zone(zone_type);
4647                 }
4648         } while (zone_type);
4649
4650         return nr_zones;
4651 }
4652
4653
4654 /*
4655  *  zonelist_order:
4656  *  0 = automatic detection of better ordering.
4657  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4658  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4659  *
4660  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4661  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4662  */
4663 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4664 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4665 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4666
4667 /* zonelist order in the kernel.
4668  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4669  */
4670 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4671 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4672
4673
4674 #ifdef CONFIG_NUMA
4675 /* The value user specified ....changed by config */
4676 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4677 /* string for sysctl */
4678 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4679 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4680
4681 /*
4682  * interface for configure zonelist ordering.
4683  * command line option "numa_zonelist_order"
4684  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4685  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4686  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4687  */
4688
4689 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4690 {
4691         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4692                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4693         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4694                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4695         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4696                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4697         } else {
4698                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4699                 return -EINVAL;
4700         }
4701         return 0;
4702 }
4703
4704 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4705 {
4706         int ret;
4707
4708         if (!s)
4709                 return 0;
4710
4711         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4712         if (ret == 0)
4713                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4714
4715         return ret;
4716 }
4717 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4718
4719 /*
4720  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4721  */
4722 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4723                 void __user *buffer, size_t *length,
4724                 loff_t *ppos)
4725 {
4726         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4727         int ret;
4728         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4729
4730         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4731         if (write) {
4732                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4733                         ret = -EINVAL;
4734                         goto out;
4735                 }
4736                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4737         }
4738         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4739         if (ret)
4740                 goto out;
4741         if (write) {
4742                 int oldval = user_zonelist_order;
4743
4744                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4745                 if (ret) {
4746                         /*
4747                          * bogus value.  restore saved string
4748                          */
4749                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4750                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4751                         user_zonelist_order = oldval;
4752                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4753                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4754                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4755                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4756                 }
4757         }
4758 out:
4759         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4760         return ret;
4761 }
4762
4763
4764 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4765 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4766
4767 /**
4768  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4769  * @node: node whose fallback list we're appending
4770  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4771  *
4772  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4773  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4774  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4775  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4776  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4777  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4778  * on them otherwise.
4779  * It returns -1 if no node is found.
4780  */
4781 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4782 {
4783         int n, val;
4784         int min_val = INT_MAX;
4785         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4786         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4787
4788         /* Use the local node if we haven't already */
4789         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4790                 node_set(node, *used_node_mask);
4791                 return node;
4792         }
4793
4794         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4795
4796                 /* Don't want a node to appear more than once */
4797                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4798                         continue;
4799
4800                 /* Use the distance array to find the distance */
4801                 val = node_distance(node, n);
4802
4803                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4804                 val += (n < node);
4805
4806                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4807                 tmp = cpumask_of_node(n);
4808                 if (!cpumask_empty(tmp))
4809                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4810
4811                 /* Slight preference for less loaded node */
4812                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4813                 val += node_load[n];
4814
4815                 if (val < min_val) {
4816                         min_val = val;
4817                         best_node = n;
4818                 }
4819         }
4820
4821         if (best_node >= 0)
4822                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4823
4824         return best_node;
4825 }
4826
4827
4828 /*
4829  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4830  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4831  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4832  */
4833 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4834 {
4835         int j;
4836         struct zonelist *zonelist;
4837
4838         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4839         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4840                 ;
4841         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4842         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4843         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4844 }
4845
4846 /*
4847  * Build gfp_thisnode zonelists
4848  */
4849 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4850 {
4851         int j;
4852         struct zonelist *zonelist;
4853
4854         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4855         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4856         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4857         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4858 }
4859
4860 /*
4861  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4862  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4863  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4864  * may still exist in local DMA zone.
4865  */
4866 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4867
4868 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4869 {
4870         int pos, j, node;
4871         int zone_type;          /* needs to be signed */
4872         struct zone *z;
4873         struct zonelist *zonelist;
4874
4875         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4876         pos = 0;
4877         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4878                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4879                         node = node_order[j];
4880                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4881                         if (managed_zone(z)) {
4882                                 zoneref_set_zone(z,
4883                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4884                                 check_highest_zone(zone_type);
4885                         }
4886                 }
4887         }
4888         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4889         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4890 }
4891
4892 #if defined(CONFIG_64BIT)
4893 /*
4894  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4895  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4896  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4897  */
4898 static int default_zonelist_order(void)
4899 {
4900         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4901 }
4902 #else
4903 /*
4904  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4905  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4906  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4907  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4908  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4909  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4910  */
4911 static int default_zonelist_order(void)
4912 {
4913         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4914 }
4915 #endif /* CONFIG_64BIT */
4916
4917 static void set_zonelist_order(void)
4918 {
4919         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4920                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4921         else
4922                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4923 }
4924
4925 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4926 {
4927         int i, node, load;
4928         nodemask_t used_mask;
4929         int local_node, prev_node;
4930         struct zonelist *zonelist;
4931         unsigned int order = current_zonelist_order;
4932
4933         /* initialize zonelists */
4934         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4935                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4936                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4937                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4938         }
4939
4940         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4941         local_node = pgdat->node_id;
4942         load = nr_online_nodes;
4943         prev_node = local_node;
4944         nodes_clear(used_mask);
4945
4946         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4947         i = 0;
4948
4949         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4950                 /*
4951                  * We don't want to pressure a particular node.
4952                  * So adding penalty to the first node in same
4953                  * distance group to make it round-robin.
4954                  */
4955                 if (node_distance(local_node, node) !=
4956                     node_distance(local_node, prev_node))
4957                         node_load[node] = load;
4958
4959                 prev_node = node;
4960                 load--;
4961                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4962                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4963                 else
4964                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4965         }
4966
4967         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4968                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4969                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4970         }
4971
4972         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4973 }
4974
4975 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4976 /*
4977  * Return node id of node used for "local" allocations.
4978  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4979  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4980  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4981  */
4982 int local_memory_node(int node)
4983 {
4984         struct zoneref *z;
4985
4986         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4987                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4988                                    NULL);
4989         return z->zone->node;
4990 }
4991 #endif
4992
4993 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4994 static void setup_min_slab_ratio(void);
4995 #else   /* CONFIG_NUMA */
4996
4997 static void set_zonelist_order(void)
4998 {
4999         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5000 }
5001
5002 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5003 {
5004         int node, local_node;
5005         enum zone_type j;
5006         struct zonelist *zonelist;
5007
5008         local_node = pgdat->node_id;
5009
5010         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5011         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5012
5013         /*
5014          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5015          * of all the other nodes.
5016          * We don't want to pressure a particular node, so when
5017          * building the zones for node N, we make sure that the
5018          * zones coming right after the local ones are those from
5019          * node N+1 (modulo N)
5020          */
5021         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5022                 if (!node_online(node))
5023                         continue;
5024                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5025         }
5026         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5027                 if (!node_online(node))
5028                         continue;
5029                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5030         }
5031
5032         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5033         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5034 }
5035
5036 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5037
5038 /*
5039  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5040  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5041  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5042  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5043  * with interrupts disabled.
5044  *
5045  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5046  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5047  * hotplugged processors.
5048  *
5049  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5050  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5051  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5052  */
5053 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5054 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5055 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5056
5057 /*
5058  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5059  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5060  */
5061 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5062
5063 /* return values int ....just for stop_machine() */
5064 static int __build_all_zonelists(void *data)
5065 {
5066         int nid;
5067         int cpu;
5068         pg_data_t *self = data;
5069
5070 #ifdef CONFIG_NUMA
5071         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5072 #endif
5073
5074         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5075                 build_zonelists(self);
5076         }
5077
5078         for_each_online_node(nid) {
5079                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5080
5081                 build_zonelists(pgdat);
5082         }
5083
5084         /*
5085          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5086          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5087          * each zone will be allocated later when the per cpu
5088          * allocator is available.
5089          *
5090          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5091          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5092          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5093          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5094          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5095          * (a chicken-egg dilemma).
5096          */
5097         for_each_possible_cpu(cpu) {
5098                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5099
5100 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5101                 /*
5102                  * We now know the "local memory node" for each node--
5103                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5104                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5105                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5106                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5107                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5108                  */
5109                 if (cpu_online(cpu))
5110                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5111 #endif
5112         }
5113
5114         return 0;
5115 }
5116
5117 static noinline void __init
5118 build_all_zonelists_init(void)
5119 {
5120         __build_all_zonelists(NULL);
5121         mminit_verify_zonelist();
5122         cpuset_init_current_mems_allowed();
5123 }
5124
5125 /*
5126  * Called with zonelists_mutex held always
5127  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5128  *
5129  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5130  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5131  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5132  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5133  */
5134 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5135 {
5136         set_zonelist_order();
5137
5138         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5139                 build_all_zonelists_init();
5140         } else {
5141 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5142                 if (zone)
5143                         setup_zone_pageset(zone);
5144 #endif
5145                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5146                    of zonelist */
5147                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5148                 /* cpuset refresh routine should be here */
5149         }
5150         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5151         /*
5152          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5153          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5154          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5155          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5156          * disabled and enable it later
5157          */
5158         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5159                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5160         else
5161                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5162
5163         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5164                 nr_online_nodes,
5165                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5166                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5167                 vm_total_pages);
5168 #ifdef CONFIG_NUMA
5169         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5170 #endif
5171 }
5172
5173 /*
5174  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5175  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5176  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5177  */
5178 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5179                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5180 {
5181         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5182         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5183         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5184         unsigned long pfn;
5185         unsigned long nr_initialised = 0;
5186 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5187         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5188 #endif
5189
5190         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5191                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5192
5193         /*
5194          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5195          * memory
5196          */
5197         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5198                 start_pfn += altmap->reserve;
5199
5200         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5201                 /*
5202                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5203                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5204                  */
5205                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5206                         goto not_early;
5207
5208                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5209 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5210                         /*
5211                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5212                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5213                          * on our next iteration of the loop.
5214                          */
5215                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5216 #endif
5217                         continue;
5218                 }
5219                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5220                         continue;
5221                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5222                         break;
5223
5224 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5225                 /*
5226                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5227                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5228                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5229                  */
5230                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5231                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5232                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5233                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5234                                                 break;
5235                                 r = tmp;
5236                         }
5237                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5238                             memblock_is_mirror(r)) {
5239                                 /* already initialized as NORMAL */
5240                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5241                                 continue;
5242                         }
5243                 }
5244 #endif
5245
5246 not_early:
5247                 /*
5248                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5249                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5250                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5251                  * the address space during boot when many long-lived
5252                  * kernel allocations are made.
5253                  *
5254                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5255                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5256                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5257                  * pfn out of zone.
5258                  */
5259                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5260                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5261
5262                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5263                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5264                 } else {
5265                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5266                 }
5267         }
5268 }
5269
5270 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5271 {
5272         unsigned int order, t;
5273         for_each_migratetype_order(order, t) {
5274                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5275                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5276         }
5277 }
5278
5279 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5280 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5281         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5282 #endif
5283
5284 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5285 {
5286 #ifdef CONFIG_MMU
5287         int batch;
5288
5289         /*
5290          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5291          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5292          *
5293          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5294          */
5295         batch = zone->managed_pages / 1024;
5296         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5297                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5298         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5299         if (batch < 1)
5300                 batch = 1;
5301
5302         /*
5303          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5304          * of 2 value was found to be more likely to have
5305          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5306          *
5307          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5308          * batches of pages, one task can end up with a lot
5309          * of pages of one half of the possible page colors
5310          * and the other with pages of the other colors.
5311          */
5312         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5313
5314         return batch;
5315
5316 #else
5317         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5318          * conditions.
5319          *
5320          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5321          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5322          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5323          *
5324          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5325          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5326          * can be a significant delay between the individual batches being
5327          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5328          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5329          */
5330         return 0;
5331 #endif
5332 }
5333
5334 /*
5335  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5336  * ->batch must never be higher then ->high.
5337  * The following function updates them in a safe manner without read side
5338  * locking.
5339  *
5340  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5341  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5342  *
5343  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5344  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5345  * exist).
5346  */
5347 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5348                 unsigned long batch)
5349 {
5350        /* start with a fail safe value for batch */
5351         pcp->batch = 1;
5352         smp_wmb();
5353
5354        /* Update high, then batch, in order */
5355         pcp->high = high;
5356         smp_wmb();
5357
5358         pcp->batch = batch;
5359 }
5360
5361 /* a companion to pageset_set_high() */
5362 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5363 {
5364         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5365 }
5366
5367 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5368 {
5369         struct per_cpu_pages *pcp;
5370         int migratetype;
5371
5372         memset(p, 0, sizeof(*p));
5373
5374         pcp = &p->pcp;
5375         pcp->count = 0;
5376         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5377                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5378 }
5379
5380 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5381 {
5382         pageset_init(p);
5383         pageset_set_batch(p, batch);
5384 }
5385
5386 /*
5387  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5388  * to the value high for the pageset p.
5389  */
5390 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5391                                 unsigned long high)
5392 {
5393         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5394         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5395                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5396
5397         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5398 }
5399
5400 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5401                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5402 {
5403         if (percpu_pagelist_fraction)
5404                 pageset_set_high(pcp,
5405                         (zone->managed_pages /
5406                                 percpu_pagelist_fraction));
5407         else
5408                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5409 }
5410
5411 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5412 {
5413         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5414
5415         pageset_init(pcp);
5416         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5417 }
5418
5419 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5420 {
5421         int cpu;
5422         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5423         for_each_possible_cpu(cpu)
5424                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5425 }
5426
5427 /*
5428  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5429  * Before this call only boot pagesets were available.
5430  */
5431 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5432 {
5433         struct pglist_data *pgdat;
5434         struct zone *zone;
5435
5436         for_each_populated_zone(zone)
5437                 setup_zone_pageset(zone);
5438
5439         for_each_online_pgdat(pgdat)
5440                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5441                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5442 }
5443
5444 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5445 {
5446         /*
5447          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5448          * relies on the ability of the linker to provide the
5449          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5450          */
5451         zone->pageset = &boot_pageset;
5452
5453         if (populated_zone(zone))
5454                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5455                         zone->name, zone->present_pages,
5456                                          zone_batchsize(zone));
5457 }
5458
5459 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5460                                         unsigned long zone_start_pfn,
5461                                         unsigned long size)
5462 {
5463         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5464
5465         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5466
5467         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5468
5469         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5470                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5471                         pgdat->node_id,
5472                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5473                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5474
5475         zone_init_free_lists(zone);
5476         zone->initialized = 1;
5477
5478         return 0;
5479 }
5480
5481 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5482 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5483
5484 /*
5485  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5486  */
5487 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5488                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5489 {
5490         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5491         int nid;
5492
5493         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5494                 return state->last_nid;
5495
5496         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5497         if (nid != -1) {
5498                 state->last_start = start_pfn;
5499                 state->last_end = end_pfn;
5500                 state->last_nid = nid;
5501         }
5502
5503         return nid;
5504 }
5505 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5506
5507 /**
5508  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5509  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5510  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5511  *
5512  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5513  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5514  * memblock_free_early_nid() manually.
5515  */
5516 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5517 {
5518         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5519         int i, this_nid;
5520
5521         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5522                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5523                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5524
5525                 if (start_pfn < end_pfn)
5526                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5527                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5528                                         this_nid);
5529         }
5530 }
5531
5532 /**
5533  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5534  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5535  *
5536  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5537  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5538  */
5539 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5540 {
5541         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5542         int i, this_nid;
5543
5544         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5545                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5546 }
5547
5548 /**
5549  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5550  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5551  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5552  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5553  *
5554  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5555  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5556  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5557  * PFNs will be 0.
5558  */
5559 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5560                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5561 {
5562         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5563         int i;
5564
5565         *start_pfn = -1UL;
5566         *end_pfn = 0;
5567
5568         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5569                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5570                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5571         }
5572
5573         if (*start_pfn == -1UL)
5574                 *start_pfn = 0;
5575 }
5576
5577 /*
5578  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5579  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5580  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5581  */
5582 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5583 {
5584         int zone_index;
5585         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5586                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5587                         continue;
5588
5589                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5590                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5591                         break;
5592         }
5593
5594         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5595         movable_zone = zone_index;
5596 }
5597
5598 /*
5599  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5600  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5601  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5602  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5603  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5604  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5605  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5606  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5607  */
5608 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5609                                         unsigned long zone_type,
5610                                         unsigned long node_start_pfn,
5611                                         unsigned long node_end_pfn,
5612                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5613                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5614 {
5615         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5616         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5617                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5618                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5619                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5620                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5621                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5622
5623                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5624                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5625                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5626                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5627                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5628
5629                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5630                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5631                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5632         }
5633 }
5634
5635 /*
5636  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5637  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5638  */
5639 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5640                                         unsigned long zone_type,
5641                                         unsigned long node_start_pfn,
5642                                         unsigned long node_end_pfn,
5643                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5644                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5645                                         unsigned long *ignored)
5646 {
5647         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5648         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5649                 return 0;
5650
5651         /* Get the start and end of the zone */
5652         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5653         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5654         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5655                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5656                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5657
5658         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5659         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5660                 return 0;
5661
5662         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5663         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5664         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5665
5666         /* Return the spanned pages */
5667         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5668 }
5669
5670 /*
5671  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5672  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5673  */
5674 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5675                                 unsigned long range_start_pfn,
5676                                 unsigned long range_end_pfn)
5677 {
5678         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5679         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5680         int i;
5681
5682         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5683                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5684                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5685                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5686         }
5687         return nr_absent;
5688 }
5689
5690 /**
5691  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5692  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5693  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5694  *
5695  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5696  */
5697 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5698                                                         unsigned long end_pfn)
5699 {
5700         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5701 }
5702
5703 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5704 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5705                                         unsigned long zone_type,
5706                                         unsigned long node_start_pfn,
5707                                         unsigned long node_end_pfn,
5708                                         unsigned long *ignored)
5709 {
5710         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5711         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5712         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5713         unsigned long nr_absent;
5714
5715         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5716         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5717                 return 0;
5718
5719         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5720         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5721
5722         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5723                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5724                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5725         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5726
5727         /*
5728          * ZONE_MOVABLE handling.
5729          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5730          * and vice versa.
5731          */
5732         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5733                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5734                 struct memblock_region *r;
5735
5736                 for_each_memblock(memory, r) {
5737                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5738                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5739                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5740                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5741
5742                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5743                             memblock_is_mirror(r))
5744                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5745
5746                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5747                             !memblock_is_mirror(r))
5748                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5749                 }
5750         }
5751
5752         return nr_absent;
5753 }
5754
5755 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5756 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5757                                         unsigned long zone_type,
5758                                         unsigned long node_start_pfn,
5759                                         unsigned long node_end_pfn,
5760                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5761                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5762                                         unsigned long *zones_size)
5763 {
5764         unsigned int zone;
5765
5766         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5767         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5768                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5769
5770         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5771
5772         return zones_size[zone_type];
5773 }
5774
5775 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5776                                                 unsigned long zone_type,
5777                                                 unsigned long node_start_pfn,
5778                                                 unsigned long node_end_pfn,
5779                                                 unsigned long *zholes_size)
5780 {
5781         if (!zholes_size)
5782                 return 0;
5783
5784         return zholes_size[zone_type];
5785 }
5786
5787 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5788
5789 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5790                                                 unsigned long node_start_pfn,
5791                                                 unsigned long node_end_pfn,
5792                                                 unsigned long *zones_size,
5793                                                 unsigned long *zholes_size)
5794 {
5795         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5796         enum zone_type i;
5797
5798         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5799                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5800                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5801                 unsigned long size, real_size;
5802
5803                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5804                                                   node_start_pfn,
5805                                                   node_end_pfn,
5806                                                   &zone_start_pfn,
5807                                                   &zone_end_pfn,
5808                                                   zones_size);
5809                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5810                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5811                                                   zholes_size);
5812                 if (size)
5813                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5814                 else
5815                         zone->zone_start_pfn = 0;
5816                 zone->spanned_pages = size;
5817                 zone->present_pages = real_size;
5818
5819                 totalpages += size;
5820                 realtotalpages += real_size;
5821         }
5822
5823         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5824         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5825         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5826                                                         realtotalpages);
5827 }
5828
5829 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5830 /*
5831  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5832  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5833  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5834  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5835  * bytes.
5836  */
5837 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5838 {
5839         unsigned long usemapsize;
5840
5841         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5842         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5843         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5844         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5845         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5846
5847         return usemapsize / 8;
5848 }
5849
5850 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5851                                 struct zone *zone,
5852                                 unsigned long zone_start_pfn,
5853                                 unsigned long zonesize)
5854 {
5855         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5856         zone->pageblock_flags = NULL;
5857         if (usemapsize)
5858                 zone->pageblock_flags =
5859                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5860                                                          pgdat->node_id);
5861 }
5862 #else
5863 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5864                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5865 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5866
5867 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5868
5869 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5870 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5871 {
5872         unsigned int order;
5873
5874         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5875         if (pageblock_order)
5876                 return;
5877
5878         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5879                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5880         else
5881                 order = MAX_ORDER - 1;
5882
5883         /*
5884          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5885          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5886          * powerpc.
5887          */
5888         pageblock_order = order;
5889 }
5890 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5891
5892 /*
5893  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5894  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5895  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5896  * the kernel config
5897  */
5898 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5899 {
5900 }
5901
5902 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5903
5904 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5905                                                    unsigned long present_pages)
5906 {
5907         unsigned long pages = spanned_pages;
5908
5909         /*
5910          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5911          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5912          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5913          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5914          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
5915          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5916          */
5917         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5918             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5919                 pages = present_pages;
5920
5921         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5922 }
5923
5924 /*
5925  * Set up the zone data structures:
5926  *   - mark all pages reserved
5927  *   - mark all memory queues empty
5928  *   - clear the memory bitmaps
5929  *
5930  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5931  */
5932 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5933 {
5934         enum zone_type j;
5935         int nid = pgdat->node_id;
5936         int ret;
5937
5938         pgdat_resize_init(pgdat);
5939 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5940         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5941         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5942         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5943 #endif
5944 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5945         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5946         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5947         pgdat->split_queue_len = 0;
5948 #endif
5949         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5950         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5951 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5952         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5953 #endif
5954         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5955         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5956         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5957
5958         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5959                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5960                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5961                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5962
5963                 size = zone->spanned_pages;
5964                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5965
5966                 /*
5967                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5968                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5969                  * and per-cpu initialisations
5970                  */
5971                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5972                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5973                         if (freesize >= memmap_pages) {
5974                                 freesize -= memmap_pages;
5975                                 if (memmap_pages)
5976                                         printk(KERN_DEBUG
5977                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5978                                                zone_names[j], memmap_pages);
5979                         } else
5980                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5981                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5982                 }
5983
5984                 /* Account for reserved pages */
5985                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5986                         freesize -= dma_reserve;
5987                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5988                                         zone_names[0], dma_reserve);
5989                 }
5990
5991                 if (!is_highmem_idx(j))
5992                         nr_kernel_pages += freesize;
5993                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5994                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5995                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5996                 nr_all_pages += freesize;
5997
5998                 /*
5999                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6000                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6001                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6002                  */
6003                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6004 #ifdef CONFIG_NUMA
6005                 zone->node = nid;
6006 #endif
6007                 zone->name = zone_names[j];
6008                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6009                 spin_lock_init(&zone->lock);
6010                 zone_seqlock_init(zone);
6011                 zone_pcp_init(zone);
6012
6013                 if (!size)
6014                         continue;
6015
6016                 set_pageblock_order();
6017                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6018                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6019                 BUG_ON(ret);
6020                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6021         }
6022 }
6023
6024 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6025 {
6026         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6027         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6028
6029         /* Skip empty nodes */
6030         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6031                 return;
6032
6033 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6034         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6035         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6036         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6037         if (!pgdat->node_mem_map) {
6038                 unsigned long size, end;
6039                 struct page *map;
6040
6041                 /*
6042                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6043                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6044                  * for the buddy allocator to function correctly.
6045                  */
6046                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6047                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6048                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6049                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6050                 if (!map)
6051                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6052                                                                pgdat->node_id);
6053                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6054         }
6055 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6056         /*
6057          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6058          */
6059         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6060                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6061 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6062                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6063                         mem_map -= offset;
6064 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6065         }
6066 #endif
6067 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6068 }
6069
6070 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6071                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6072 {
6073         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6074         unsigned long start_pfn = 0;
6075         unsigned long end_pfn = 0;
6076
6077         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6078         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6079
6080         reset_deferred_meminit(pgdat);
6081         pgdat->node_id = nid;
6082         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6083         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6084 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6085         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6086         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6087                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6088                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6089 #else
6090         start_pfn = node_start_pfn;
6091 #endif
6092         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6093                                   zones_size, zholes_size);
6094
6095         alloc_node_mem_map(pgdat);
6096 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6097         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6098                 nid, (unsigned long)pgdat,
6099                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6100 #endif
6101
6102         free_area_init_core(pgdat);
6103 }
6104
6105 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6106
6107 #if MAX_NUMNODES > 1
6108 /*
6109  * Figure out the number of possible node ids.
6110  */
6111 void __init setup_nr_node_ids(void)
6112 {
6113         unsigned int highest;
6114
6115         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6116         nr_node_ids = highest + 1;
6117 }
6118 #endif
6119
6120 /**
6121  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6122  *
6123  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6124  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6125  * all the nodes.
6126  *
6127  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6128  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6129  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6130  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6131  *
6132  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6133  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6134  * populated node map.
6135  *
6136  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6137  * requirement (single node).
6138  */
6139 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6140 {
6141         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6142         unsigned long start, end, mask;
6143         int last_nid = -1;
6144         int i, nid;
6145
6146         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6147                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6148                         last_nid = nid;
6149                         last_end = end;
6150                         continue;
6151                 }
6152
6153                 /*
6154                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6155                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6156                  * too coarse to separate the current node from the last.
6157                  */
6158                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6159                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6160                         mask <<= 1;
6161
6162                 /* accumulate all internode masks */
6163                 accl_mask |= mask;
6164         }
6165
6166         /* convert mask to number of pages */
6167         return ~accl_mask + 1;
6168 }
6169
6170 /* Find the lowest pfn for a node */
6171 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6172 {
6173         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6174         unsigned long start_pfn;
6175         int i;
6176
6177         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6178                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6179
6180         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6181                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6182                 return 0;
6183         }
6184
6185         return min_pfn;
6186 }
6187
6188 /**
6189  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6190  *
6191  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6192  * memblock_set_node().
6193  */
6194 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6195 {
6196         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6197 }
6198
6199 /*
6200  * early_calculate_totalpages()
6201  * Sum pages in active regions for movable zone.
6202  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6203  */
6204 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6205 {
6206         unsigned long totalpages = 0;
6207         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6208         int i, nid;
6209
6210         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6211                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6212
6213                 totalpages += pages;
6214                 if (pages)
6215                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6216         }
6217         return totalpages;
6218 }
6219
6220 /*
6221  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6222  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6223  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6224  * others
6225  */
6226 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6227 {
6228         int i, nid;
6229         unsigned long usable_startpfn;
6230         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6231         /* save the state before borrow the nodemask */
6232         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6233         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6234         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6235         struct memblock_region *r;
6236
6237         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6238         find_usable_zone_for_movable();
6239
6240         /*
6241          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6242          * options.
6243          */
6244         if (movable_node_is_enabled()) {
6245                 for_each_memblock(memory, r) {
6246                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6247                                 continue;
6248
6249                         nid = r->nid;
6250
6251                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6252                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6253                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6254                                 usable_startpfn;
6255                 }
6256
6257                 goto out2;
6258         }
6259
6260         /*
6261          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6262          */
6263         if (mirrored_kernelcore) {
6264                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6265
6266                 for_each_memblock(memory, r) {
6267                         if (memblock_is_mirror(r))
6268                                 continue;
6269
6270                         nid = r->nid;
6271
6272                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6273
6274                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6275                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6276                                 continue;
6277                         }
6278
6279                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6280                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6281                                 usable_startpfn;
6282                 }
6283
6284                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6285                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6286
6287                 goto out2;
6288         }
6289
6290         /*
6291          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6292          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6293          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6294          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6295          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6296          * what movablecore would have allowed.
6297          */
6298         if (required_movablecore) {
6299                 unsigned long corepages;
6300
6301                 /*
6302                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6303                  * was requested by the user
6304                  */
6305                 required_movablecore =
6306                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6307                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6308                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6309
6310                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6311         }
6312
6313         /*
6314          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6315          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6316          */
6317         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6318                 goto out;
6319
6320         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6321         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6322
6323 restart:
6324         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6325         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6326         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6327                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6328
6329                 /*
6330                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6331                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6332                  * amount of memory for the kernel
6333                  */
6334                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6335                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6336
6337                 /*
6338                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6339                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6340                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6341                  */
6342                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6343
6344                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6345                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6346                         unsigned long size_pages;
6347
6348                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6349                         if (start_pfn >= end_pfn)
6350                                 continue;
6351
6352                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6353                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6354                                 unsigned long kernel_pages;
6355                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6356                                                                 - start_pfn;
6357
6358                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6359                                                         kernelcore_remaining);
6360                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6361                                                         required_kernelcore);
6362
6363                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6364                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6365
6366                                         /*
6367                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6368                                          * that if we have to rebalance
6369                                          * kernelcore across nodes, we will
6370                                          * not double account here
6371                                          */
6372                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6373                                         continue;
6374                                 }
6375                                 start_pfn = usable_startpfn;
6376                         }
6377
6378                         /*
6379                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6380                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6381                          * number of pages used as kernelcore
6382                          */
6383                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6384                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6385                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6386                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6387
6388                         /*
6389                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6390                          * break if the kernelcore for this node has been
6391                          * satisfied
6392                          */
6393                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6394                                                                 size_pages);
6395                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6396                         if (!kernelcore_remaining)
6397                                 break;
6398                 }
6399         }
6400
6401         /*
6402          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6403          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6404          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6405          * satisfied
6406          */
6407         usable_nodes--;
6408         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6409                 goto restart;
6410
6411 out2:
6412         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6413         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6414                 zone_movable_pfn[nid] =
6415                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6416
6417 out:
6418         /* restore the node_state */
6419         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6420 }
6421
6422 /* Any regular or high memory on that node ? */
6423 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6424 {
6425         enum zone_type zone_type;
6426
6427         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6428                 return;
6429
6430         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6431                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6432                 if (populated_zone(zone)) {
6433                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6434                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6435                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6436                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6437                         break;
6438                 }
6439         }
6440 }
6441
6442 /**
6443  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6444  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6445  *
6446  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6447  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6448  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6449  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6450  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6451  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6452  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6453  * at arch_max_dma_pfn.
6454  */
6455 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6456 {
6457         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6458         int i, nid;
6459
6460         /* Record where the zone boundaries are */
6461         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6462                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6463         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6464                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6465
6466         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6467
6468         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6469                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6470                         continue;
6471
6472                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6473                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6474                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6475
6476                 start_pfn = end_pfn;
6477         }
6478
6479         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6480         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6481         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6482
6483         /* Print out the zone ranges */
6484         pr_info("Zone ranges:\n");
6485         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6486                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6487                         continue;
6488                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6489                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6490                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6491                         pr_cont("empty\n");
6492                 else
6493                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6494                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6495                                         << PAGE_SHIFT,
6496                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6497                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6498         }
6499
6500         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6501         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6502         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6503                 if (zone_movable_pfn[i])
6504                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6505                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6506         }
6507
6508         /* Print out the early node map */
6509         pr_info("Early memory node ranges\n");
6510         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6511                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6512                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6513                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6514
6515         /* Initialise every node */
6516         mminit_verify_pageflags_layout();
6517         setup_nr_node_ids();
6518         for_each_online_node(nid) {
6519                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6520                 free_area_init_node(nid, NULL,
6521                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6522
6523                 /* Any memory on that node */
6524                 if (pgdat->node_present_pages)
6525                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6526                 check_for_memory(pgdat, nid);
6527         }
6528 }
6529
6530 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6531 {
6532         unsigned long long coremem;
6533         if (!p)
6534                 return -EINVAL;
6535
6536         coremem = memparse(p, &p);
6537         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6538
6539         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6540         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6541
6542         return 0;
6543 }
6544
6545 /*
6546  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6547  * cannot be reclaimed or migrated.
6548  */
6549 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6550 {
6551         /* parse kernelcore=mirror */
6552         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6553                 mirrored_kernelcore = true;
6554                 return 0;
6555         }
6556
6557         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6558 }
6559
6560 /*
6561  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6562  * can be reclaimed or migrated.
6563  */
6564 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6565 {
6566         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6567 }
6568
6569 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6570 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6571
6572 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6573
6574 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6575 {
6576         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6577         page_zone(page)->managed_pages += count;
6578         totalram_pages += count;
6579 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6580         if (PageHighMem(page))
6581                 totalhigh_pages += count;
6582 #endif
6583         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6584 }
6585 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6586
6587 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6588 {
6589         void *pos;
6590         unsigned long pages = 0;
6591
6592         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6593         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6594         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6595                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6596                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6597                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6598         }
6599
6600         if (pages && s)
6601                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6602                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6603
6604         return pages;
6605 }
6606 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6607
6608 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6609 void free_highmem_page(struct page *page)
6610 {
6611         __free_reserved_page(page);
6612         totalram_pages++;
6613         page_zone(page)->managed_pages++;
6614         totalhigh_pages++;
6615 }
6616 #endif
6617
6618
6619 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6620 {
6621         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6622         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6623
6624         physpages = get_num_physpages();
6625         codesize = _etext - _stext;
6626         datasize = _edata - _sdata;
6627         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6628         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6629         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6630         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6631
6632         /*
6633          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6634          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6635          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6636          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6637          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6638          */
6639 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6640         do { \
6641                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6642                         size -= adj; \
6643         } while (0)
6644
6645         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6646                      _sinittext, init_code_size);
6647         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6648         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6649         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6650         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6651
6652 #undef  adj_init_size
6653
6654         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6655 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6656                 ", %luK highmem"
6657 #endif
6658                 "%s%s)\n",
6659                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6660                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6661                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6662                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6663                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6664                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6665 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6666                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6667 #endif
6668                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6669 }
6670
6671 /**
6672  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6673  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6674  *
6675  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6676  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6677  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6678  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6679  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6680  * smaller per-cpu batchsize.
6681  */
6682 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6683 {
6684         dma_reserve = new_dma_reserve;
6685 }
6686
6687 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6688 {
6689         free_area_init_node(0, zones_size,
6690                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6691 }
6692
6693 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6694 {
6695
6696         lru_add_drain_cpu(cpu);
6697         drain_pages(cpu);
6698
6699         /*
6700          * Spill the event counters of the dead processor
6701          * into the current processors event counters.
6702          * This artificially elevates the count of the current
6703          * processor.
6704          */
6705         vm_events_fold_cpu(cpu);
6706
6707         /*
6708          * Zero the differential counters of the dead processor
6709          * so that the vm statistics are consistent.
6710          *
6711          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6712          * race with what we are doing.
6713          */
6714         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6715         return 0;
6716 }
6717
6718 void __init page_alloc_init(void)
6719 {
6720         int ret;
6721
6722         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6723                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6724                                         page_alloc_cpu_dead);
6725         WARN_ON(ret < 0);
6726 }
6727
6728 /*
6729  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6730  *      or min_free_kbytes changes.
6731  */
6732 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6733 {
6734         struct pglist_data *pgdat;
6735         unsigned long reserve_pages = 0;
6736         enum zone_type i, j;
6737
6738         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6739
6740                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6741
6742                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6743                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6744                         long max = 0;
6745
6746                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6747                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6748                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6749                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6750                         }
6751
6752                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6753                         max += high_wmark_pages(zone);
6754
6755                         if (max > zone->managed_pages)
6756                                 max = zone->managed_pages;
6757
6758                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6759
6760                         reserve_pages += max;
6761                 }
6762         }
6763         totalreserve_pages = reserve_pages;
6764 }
6765
6766 /*
6767  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6768  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6769  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6770  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6771  */
6772 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6773 {
6774         struct pglist_data *pgdat;
6775         enum zone_type j, idx;
6776
6777         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6778                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6779                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6780                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6781
6782                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6783
6784                         idx = j;
6785                         while (idx) {
6786                                 struct zone *lower_zone;
6787
6788                                 idx--;
6789
6790                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6791                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6792
6793                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6794                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6795                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6796                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6797                         }
6798                 }
6799         }
6800
6801         /* update totalreserve_pages */
6802         calculate_totalreserve_pages();
6803 }
6804
6805 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6806 {
6807         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6808         unsigned long lowmem_pages = 0;
6809         struct zone *zone;
6810         unsigned long flags;
6811
6812         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6813         for_each_zone(zone) {
6814                 if (!is_highmem(zone))
6815                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6816         }
6817
6818         for_each_zone(zone) {
6819                 u64 tmp;
6820
6821                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6822                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6823                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6824                 if (is_highmem(zone)) {
6825                         /*
6826                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6827                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6828                          * value here.
6829                          *
6830                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6831                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6832                          * not be capped for highmem.
6833                          */
6834                         unsigned long min_pages;
6835
6836                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6837                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6838                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6839                 } else {
6840                         /*
6841                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6842                          * proportionate to the zone's size.
6843                          */
6844                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6845                 }
6846
6847                 /*
6848                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6849                  * scale factor in proportion to available memory, but
6850                  * ensure a minimum size on small systems.
6851                  */
6852                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6853                             mult_frac(zone->managed_pages,
6854                                       watermark_scale_factor, 10000));
6855
6856                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6857                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6858
6859                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6860         }
6861
6862         /* update totalreserve_pages */
6863         calculate_totalreserve_pages();
6864 }
6865
6866 /**
6867  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6868  * or when memory is hot-{added|removed}
6869  *
6870  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6871  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6872  */
6873 void setup_per_zone_wmarks(void)
6874 {
6875         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6876         __setup_per_zone_wmarks();
6877         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6878 }
6879
6880 /*
6881  * Initialise min_free_kbytes.
6882  *
6883  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6884  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6885  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6886  *
6887  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6888  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6889  *
6890  * which yields
6891  *
6892  * 16MB:        512k
6893  * 32MB:        724k
6894  * 64MB:        1024k
6895  * 128MB:       1448k
6896  * 256MB:       2048k
6897  * 512MB:       2896k
6898  * 1024MB:      4096k
6899  * 2048MB:      5792k
6900  * 4096MB:      8192k
6901  * 8192MB:      11584k
6902  * 16384MB:     16384k
6903  */
6904 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6905 {
6906         unsigned long lowmem_kbytes;
6907         int new_min_free_kbytes;
6908
6909         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6910         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6911
6912         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6913                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6914                 if (min_free_kbytes < 128)
6915                         min_free_kbytes = 128;
6916                 if (min_free_kbytes > 65536)
6917                         min_free_kbytes = 65536;
6918         } else {
6919                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6920                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6921         }
6922         setup_per_zone_wmarks();
6923         refresh_zone_stat_thresholds();
6924         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6925
6926 #ifdef CONFIG_NUMA
6927         setup_min_unmapped_ratio();
6928         setup_min_slab_ratio();
6929 #endif
6930
6931         return 0;
6932 }
6933 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6934
6935 /*
6936  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6937  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6938  *      changes.
6939  */
6940 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6941         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6942 {
6943         int rc;
6944
6945         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6946         if (rc)
6947                 return rc;
6948
6949         if (write) {
6950                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6951                 setup_per_zone_wmarks();
6952         }
6953         return 0;
6954 }
6955
6956 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6957         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6958 {
6959         int rc;
6960
6961         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6962         if (rc)
6963                 return rc;
6964
6965         if (write)
6966                 setup_per_zone_wmarks();
6967
6968         return 0;
6969 }
6970
6971 #ifdef CONFIG_NUMA
6972 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6973 {
6974         pg_data_t *pgdat;
6975         struct zone *zone;
6976
6977         for_each_online_pgdat(pgdat)
6978                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6979
6980         for_each_zone(zone)
6981                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6982                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6983 }
6984
6985
6986 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6987         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6988 {
6989         int rc;
6990
6991         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6992         if (rc)
6993                 return rc;
6994
6995         setup_min_unmapped_ratio();
6996
6997         return 0;
6998 }
6999
7000 static void setup_min_slab_ratio(void)
7001 {
7002         pg_data_t *pgdat;
7003         struct zone *zone;
7004
7005         for_each_online_pgdat(pgdat)
7006                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7007
7008         for_each_zone(zone)
7009                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7010                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7011 }
7012
7013 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7014         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7015 {
7016         int rc;
7017
7018         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7019         if (rc)
7020                 return rc;
7021
7022         setup_min_slab_ratio();
7023
7024         return 0;
7025 }
7026 #endif
7027
7028 /*
7029  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7030  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7031  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7032  *
7033  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7034  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7035  * if in function of the boot time zone sizes.
7036  */
7037 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7038         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7039 {
7040         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7041         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7042         return 0;
7043 }
7044
7045 /*
7046  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7047  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7048  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7049  */
7050 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7051         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7052 {
7053         struct zone *zone;
7054         int old_percpu_pagelist_fraction;
7055         int ret;
7056
7057         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7058         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7059
7060         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7061         if (!write || ret < 0)
7062                 goto out;
7063
7064         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7065         if (percpu_pagelist_fraction &&
7066             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7067                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7068                 ret = -EINVAL;
7069                 goto out;
7070         }
7071
7072         /* No change? */
7073         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7074                 goto out;
7075
7076         for_each_populated_zone(zone) {
7077                 unsigned int cpu;
7078
7079                 for_each_possible_cpu(cpu)
7080                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7081                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7082         }
7083 out:
7084         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7085         return ret;
7086 }
7087
7088 #ifdef CONFIG_NUMA
7089 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7090
7091 static int __init set_hashdist(char *str)
7092 {
7093         if (!str)
7094                 return 0;
7095         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7096         return 1;
7097 }
7098 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7099 #endif
7100
7101 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7102 /*
7103  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7104  * is not known to alloc_large_system_hash().
7105  */
7106 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7107 {
7108         return 0;
7109 }
7110 #endif
7111
7112 /*
7113  * allocate a large system hash table from bootmem
7114  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7115  *   quantity of entries
7116  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7117  */
7118 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7119                                      unsigned long bucketsize,
7120                                      unsigned long numentries,
7121                                      int scale,
7122                                      int flags,
7123                                      unsigned int *_hash_shift,
7124                                      unsigned int *_hash_mask,
7125                                      unsigned long low_limit,
7126                                      unsigned long high_limit)
7127 {
7128         unsigned long long max = high_limit;
7129         unsigned long log2qty, size;
7130         void *table = NULL;
7131
7132         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7133         if (!numentries) {
7134                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7135                 numentries = nr_kernel_pages;
7136                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7137
7138                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7139                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7140                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7141
7142                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7143                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7144                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7145                 else
7146                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7147
7148                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7149                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7150                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7151                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7152                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7153                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7154                                 BUG_ON(!numentries);
7155                         }
7156                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7157                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7158         }
7159         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7160
7161         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7162         if (max == 0) {
7163                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7164                 do_div(max, bucketsize);
7165         }
7166         max = min(max, 0x80000000ULL);
7167
7168         if (numentries < low_limit)
7169                 numentries = low_limit;
7170         if (numentries > max)
7171                 numentries = max;
7172
7173         log2qty = ilog2(numentries);
7174
7175         do {
7176                 size = bucketsize << log2qty;
7177                 if (flags & HASH_EARLY)
7178                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7179                 else if (hashdist)
7180                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7181                 else {
7182                         /*
7183                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7184                          * some pages at the end of hash table which
7185                          * alloc_pages_exact() automatically does
7186                          */
7187                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7188                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7189                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7190                         }
7191                 }
7192         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7193
7194         if (!table)
7195                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7196
7197         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7198                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7199
7200         if (_hash_shift)
7201                 *_hash_shift = log2qty;
7202         if (_hash_mask)
7203                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7204
7205         return table;
7206 }
7207
7208 /*
7209  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7210  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7211  *
7212  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7213  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7214  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7215  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7216  */
7217 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7218                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7219 {
7220         unsigned long pfn, iter, found;
7221         int mt;
7222
7223         /*
7224          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7225          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7226          */
7227         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7228                 return false;
7229         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7230         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7231                 return false;
7232
7233         pfn = page_to_pfn(page);
7234         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7235                 unsigned long check = pfn + iter;
7236
7237                 if (!pfn_valid_within(check))
7238                         continue;
7239
7240                 page = pfn_to_page(check);
7241
7242                 /*
7243                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7244                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7245                  * handle each tail page individually in migration.
7246                  */
7247                 if (PageHuge(page)) {
7248                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7249                         continue;
7250                 }
7251
7252                 /*
7253                  * We can't use page_count without pin a page
7254                  * because another CPU can free compound page.
7255                  * This check already skips compound tails of THP
7256                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7257                  */
7258                 if (!page_ref_count(page)) {
7259                         if (PageBuddy(page))
7260                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7261                         continue;
7262                 }
7263
7264                 /*
7265                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7266                  * page_count() is not 0.
7267                  */
7268                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7269                         continue;
7270
7271                 if (__PageMovable(page))
7272                         continue;
7273
7274                 if (!PageLRU(page))
7275                         found++;
7276                 /*
7277                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7278                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7279                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7280                  */
7281                 /*
7282                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7283                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7284                  *
7285                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7286                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7287                  * page at boot.
7288                  */
7289                 if (found > count)
7290                         return true;
7291         }
7292         return false;
7293 }
7294
7295 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7296 {
7297         struct zone *zone;
7298         unsigned long pfn;
7299
7300         /*
7301          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7302          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7303          * the zone but still within the section.
7304          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7305          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7306          */
7307         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7308                 return false;
7309
7310         zone = page_zone(page);
7311         pfn = page_to_pfn(page);
7312         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7313                 return false;
7314
7315         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7316 }
7317
7318 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7319
7320 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7321 {
7322         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7323                              pageblock_nr_pages) - 1);
7324 }
7325
7326 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7327 {
7328         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7329                                 pageblock_nr_pages));
7330 }
7331
7332 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7333 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7334                                         unsigned long start, unsigned long end)
7335 {
7336         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7337         unsigned long nr_reclaimed;
7338         unsigned long pfn = start;
7339         unsigned int tries = 0;
7340         int ret = 0;
7341
7342         migrate_prep();
7343
7344         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7345                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7346                         ret = -EINTR;
7347                         break;
7348                 }
7349
7350                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7351                         cc->nr_migratepages = 0;
7352                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7353                         if (!pfn) {
7354                                 ret = -EINTR;
7355                                 break;
7356                         }
7357                         tries = 0;
7358                 } else if (++tries == 5) {
7359                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7360                         break;
7361                 }
7362
7363                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7364                                                         &cc->migratepages);
7365                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7366
7367                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7368                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7369         }
7370         if (ret < 0) {
7371                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7372                 return ret;
7373         }
7374         return 0;
7375 }
7376
7377 /**
7378  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7379  * @start:      start PFN to allocate
7380  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7381  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7382  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7383  *                      in range must have the same migratetype and it must
7384  *                      be either of the two.
7385  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7386  *
7387  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7388  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7389  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7390  * pages fall in.
7391  *
7392  * The PFN range must belong to a single zone.
7393  *
7394  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7395  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7396  * need to be freed with free_contig_range().
7397  */
7398 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7399                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7400 {
7401         unsigned long outer_start, outer_end;
7402         unsigned int order;
7403         int ret = 0;
7404
7405         struct compact_control cc = {
7406                 .nr_migratepages = 0,
7407                 .order = -1,
7408                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7409                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7410                 .ignore_skip_hint = true,
7411                 .gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask),
7412         };
7413         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7414
7415         /*
7416          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7417          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7418          * have different sizes, and due to the way page allocator
7419          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7420          * that page allocator won't try to merge buddies from
7421          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7422          * other migration type.
7423          *
7424          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7425          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7426          * we are interested in).  This will put all the pages in
7427          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7428          *
7429          * When this is done, we take the pages in range from page
7430          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7431          * page allocator will never consider using them.
7432          *
7433          * This lets us mark the pageblocks back as
7434          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7435          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7436          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7437          */
7438
7439         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7440                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7441                                        false);
7442         if (ret)
7443                 return ret;
7444
7445         /*
7446          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7447          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7448          */
7449         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7450         if (ret && ret != -EBUSY)
7451                 goto done;
7452
7453         /*
7454          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7455          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7456          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7457          * What we are going to do is to allocate all pages from
7458          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7459          *
7460          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7461          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7462          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7463          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7464          * once this is done free the pages we are not interested in.
7465          *
7466          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7467          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7468          */
7469
7470         lru_add_drain_all();
7471         drain_all_pages(cc.zone);
7472
7473         order = 0;
7474         outer_start = start;
7475         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7476                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7477                         outer_start = start;
7478                         break;
7479                 }
7480                 outer_start &= ~0UL << order;
7481         }
7482
7483         if (outer_start != start) {
7484                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7485
7486                 /*
7487                  * outer_start page could be small order buddy page and
7488                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7489                  * in this case to report failed page properly
7490                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7491                  */
7492                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7493                         outer_start = start;
7494         }
7495
7496         /* Make sure the range is really isolated. */
7497         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7498                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7499                         __func__, outer_start, end);
7500                 ret = -EBUSY;
7501                 goto done;
7502         }
7503
7504         /* Grab isolated pages from freelists. */
7505         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7506         if (!outer_end) {
7507                 ret = -EBUSY;
7508                 goto done;
7509         }
7510
7511         /* Free head and tail (if any) */
7512         if (start != outer_start)
7513                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7514         if (end != outer_end)
7515                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7516
7517 done:
7518         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7519                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7520         return ret;
7521 }
7522
7523 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7524 {
7525         unsigned int count = 0;
7526
7527         for (; nr_pages--; pfn++) {
7528                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7529
7530                 count += page_count(page) != 1;
7531                 __free_page(page);
7532         }
7533         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7534 }
7535 #endif
7536
7537 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7538 /*
7539  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7540  * page high values need to be recalulated.
7541  */
7542 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7543 {
7544         unsigned cpu;
7545         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7546         for_each_possible_cpu(cpu)
7547                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7548                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7549         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7550 }
7551 #endif
7552
7553 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7554 {
7555         unsigned long flags;
7556         int cpu;
7557         struct per_cpu_pageset *pset;
7558
7559         /* avoid races with drain_pages()  */
7560         local_irq_save(flags);
7561         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7562                 for_each_online_cpu(cpu) {
7563                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7564                         drain_zonestat(zone, pset);
7565                 }
7566                 free_percpu(zone->pageset);
7567                 zone->pageset = &boot_pageset;
7568         }
7569         local_irq_restore(flags);
7570 }
7571
7572 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7573 /*
7574  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7575  * before calling this.
7576  */
7577 void
7578 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7579 {
7580         struct page *page;
7581         struct zone *zone;
7582         unsigned int order, i;
7583         unsigned long pfn;
7584         unsigned long flags;
7585         /* find the first valid pfn */
7586         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7587                 if (pfn_valid(pfn))
7588                         break;
7589         if (pfn == end_pfn)
7590                 return;
7591         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7592         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7593         pfn = start_pfn;
7594         while (pfn < end_pfn) {
7595                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7596                         pfn++;
7597                         continue;
7598                 }
7599                 page = pfn_to_page(pfn);
7600                 /*
7601                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7602                  * page_count() is not 0.
7603                  */
7604                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7605                         pfn++;
7606                         SetPageReserved(page);
7607                         continue;
7608                 }
7609
7610                 BUG_ON(page_count(page));
7611                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7612                 order = page_order(page);
7613 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7614                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7615                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7616 #endif
7617                 list_del(&page->lru);
7618                 rmv_page_order(page);
7619                 zone->free_area[order].nr_free--;
7620                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7621                         SetPageReserved((page+i));
7622                 pfn += (1 << order);
7623         }
7624         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7625 }
7626 #endif
7627
7628 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7629 {
7630         struct zone *zone = page_zone(page);
7631         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7632         unsigned long flags;
7633         unsigned int order;
7634
7635         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7636         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7637                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7638
7639                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7640                         break;
7641         }
7642         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7643
7644         return order < MAX_ORDER;
7645 }