mm/memory_hotplug.c: add NULL check to avoid potential NULL pointer dereference
[linux-2.6-microblaze.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 #include <linux/ftrace.h>
69
70 #include <asm/sections.h>
71 #include <asm/tlbflush.h>
72 #include <asm/div64.h>
73 #include "internal.h"
74
75 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
76 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
77 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
78
79 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
80 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
82 #endif
83
84 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
85 /*
86  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
87  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
88  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
89  * defined in <linux/topology.h>.
90  */
91 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
92 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
93 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
94 #endif
95
96 /* work_structs for global per-cpu drains */
97 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
98 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
99
100 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
101 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
102 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
103 #endif
104
105 /*
106  * Array of node states.
107  */
108 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
109         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
110         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
111 #ifndef CONFIG_NUMA
112         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
113 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
114         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
115 #endif
116         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif  /* NUMA */
119 };
120 EXPORT_SYMBOL(node_states);
121
122 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
123 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
124
125 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
126 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
127 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
128
129 int percpu_pagelist_fraction;
130 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
131
132 /*
133  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
134  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
135  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
136  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
137  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
138  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
139  */
140 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
141 {
142         return page->index;
143 }
144
145 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
146 {
147         page->index = migratetype;
148 }
149
150 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
151 /*
152  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
153  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
154  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
155  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
156  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
157  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
158  */
159
160 static gfp_t saved_gfp_mask;
161
162 void pm_restore_gfp_mask(void)
163 {
164         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
165         if (saved_gfp_mask) {
166                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
167                 saved_gfp_mask = 0;
168         }
169 }
170
171 void pm_restrict_gfp_mask(void)
172 {
173         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
174         WARN_ON(saved_gfp_mask);
175         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
176         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
177 }
178
179 bool pm_suspended_storage(void)
180 {
181         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
182                 return false;
183         return true;
184 }
185 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
186
187 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
188 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
189 #endif
190
191 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
192
193 /*
194  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
195  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
196  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
197  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
198  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
199  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
200  *
201  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
202  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
203  */
204 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
205 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
206          256,
207 #endif
208 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
209          256,
210 #endif
211 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
212          32,
213 #endif
214          32,
215 };
216
217 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
218
219 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
221          "DMA",
222 #endif
223 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
224          "DMA32",
225 #endif
226          "Normal",
227 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
228          "HighMem",
229 #endif
230          "Movable",
231 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
232          "Device",
233 #endif
234 };
235
236 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
237         "Unmovable",
238         "Movable",
239         "Reclaimable",
240         "HighAtomic",
241 #ifdef CONFIG_CMA
242         "CMA",
243 #endif
244 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
245         "Isolate",
246 #endif
247 };
248
249 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
250         NULL,
251         free_compound_page,
252 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
253         free_huge_page,
254 #endif
255 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
256         free_transhuge_page,
257 #endif
258 };
259
260 int min_free_kbytes = 1024;
261 int user_min_free_kbytes = -1;
262 int watermark_scale_factor = 10;
263
264 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
265 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
266 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
267
268 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
269 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
270 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
271 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
272 static unsigned long __initdata required_movablecore;
273 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
274 static bool mirrored_kernelcore;
275
276 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
277 int movable_zone;
278 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
279 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
280
281 #if MAX_NUMNODES > 1
282 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
283 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
284 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
285 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
286 #endif
287
288 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
289
290 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
291 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
292 {
293         unsigned long max_initialise;
294         unsigned long reserved_lowmem;
295
296         /*
297          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
298          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
299          */
300         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
301                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
302
303         /*
304          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
305          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
306          * memory to boot.
307          */
308         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
309                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
310         max_initialise += reserved_lowmem;
311
312         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
313         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
314 }
315
316 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
317 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
318 {
319         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
320
321         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
322                 return true;
323
324         return false;
325 }
326
327 /*
328  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
329  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
330  */
331 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
332                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
333                                 unsigned long *nr_initialised)
334 {
335         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
336         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
337                 return true;
338         (*nr_initialised)++;
339         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
340             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
341                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
342                 return false;
343         }
344
345         return true;
346 }
347 #else
348 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
349 {
350 }
351
352 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
353 {
354         return false;
355 }
356
357 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
358                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
359                                 unsigned long *nr_initialised)
360 {
361         return true;
362 }
363 #endif
364
365 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
366 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
367                                                         unsigned long pfn)
368 {
369 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
370         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
371 #else
372         return page_zone(page)->pageblock_flags;
373 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
374 }
375
376 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
377 {
378 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
379         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
380         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
381 #else
382         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
383         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
384 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
385 }
386
387 /**
388  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
389  * @page: The page within the block of interest
390  * @pfn: The target page frame number
391  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
392  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
393  *
394  * Return: pageblock_bits flags
395  */
396 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
397                                         unsigned long pfn,
398                                         unsigned long end_bitidx,
399                                         unsigned long mask)
400 {
401         unsigned long *bitmap;
402         unsigned long bitidx, word_bitidx;
403         unsigned long word;
404
405         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
406         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
407         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
408         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
409
410         word = bitmap[word_bitidx];
411         bitidx += end_bitidx;
412         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
413 }
414
415 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
416                                         unsigned long end_bitidx,
417                                         unsigned long mask)
418 {
419         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
420 }
421
422 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
423 {
424         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
425 }
426
427 /**
428  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
429  * @page: The page within the block of interest
430  * @flags: The flags to set
431  * @pfn: The target page frame number
432  * @end_bitidx: The last bit of interest
433  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
434  */
435 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
436                                         unsigned long pfn,
437                                         unsigned long end_bitidx,
438                                         unsigned long mask)
439 {
440         unsigned long *bitmap;
441         unsigned long bitidx, word_bitidx;
442         unsigned long old_word, word;
443
444         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
445
446         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
447         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
448         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
449         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
450
451         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
452
453         bitidx += end_bitidx;
454         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
455         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
456
457         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
458         for (;;) {
459                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
460                 if (word == old_word)
461                         break;
462                 word = old_word;
463         }
464 }
465
466 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
467 {
468         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
469                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
470                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
471
472         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
473                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
474 }
475
476 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
477 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
478 {
479         int ret = 0;
480         unsigned seq;
481         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
482         unsigned long sp, start_pfn;
483
484         do {
485                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
486                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
487                 sp = zone->spanned_pages;
488                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
489                         ret = 1;
490         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
491
492         if (ret)
493                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
494                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
495                         start_pfn, start_pfn + sp);
496
497         return ret;
498 }
499
500 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
503                 return 0;
504         if (zone != page_zone(page))
505                 return 0;
506
507         return 1;
508 }
509 /*
510  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
511  */
512 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
515                 return 1;
516         if (!page_is_consistent(zone, page))
517                 return 1;
518
519         return 0;
520 }
521 #else
522 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
523 {
524         return 0;
525 }
526 #endif
527
528 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
529                 unsigned long bad_flags)
530 {
531         static unsigned long resume;
532         static unsigned long nr_shown;
533         static unsigned long nr_unshown;
534
535         /*
536          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
537          * or allow a steady drip of one report per second.
538          */
539         if (nr_shown == 60) {
540                 if (time_before(jiffies, resume)) {
541                         nr_unshown++;
542                         goto out;
543                 }
544                 if (nr_unshown) {
545                         pr_alert(
546                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
547                                 nr_unshown);
548                         nr_unshown = 0;
549                 }
550                 nr_shown = 0;
551         }
552         if (nr_shown++ == 0)
553                 resume = jiffies + 60 * HZ;
554
555         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
556                 current->comm, page_to_pfn(page));
557         __dump_page(page, reason);
558         bad_flags &= page->flags;
559         if (bad_flags)
560                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
561                                                 bad_flags, &bad_flags);
562         dump_page_owner(page);
563
564         print_modules();
565         dump_stack();
566 out:
567         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
568         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
569         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
570 }
571
572 /*
573  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
574  *
575  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
576  *
577  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
578  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
579  *
580  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
581  * page destructors. See compound_page_dtors.
582  *
583  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
584  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
585  */
586
587 void free_compound_page(struct page *page)
588 {
589         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
590 }
591
592 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
593 {
594         int i;
595         int nr_pages = 1 << order;
596
597         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
598         set_compound_order(page, order);
599         __SetPageHead(page);
600         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
601                 struct page *p = page + i;
602                 set_page_count(p, 0);
603                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
604                 set_compound_head(p, page);
605         }
606         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
607 }
608
609 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
610 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
611 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
612                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
613 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
614 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
615
616 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
617 {
618         if (!buf)
619                 return -EINVAL;
620         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
621 }
622 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
623
624 static bool need_debug_guardpage(void)
625 {
626         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
627         if (!debug_pagealloc_enabled())
628                 return false;
629
630         if (!debug_guardpage_minorder())
631                 return false;
632
633         return true;
634 }
635
636 static void init_debug_guardpage(void)
637 {
638         if (!debug_pagealloc_enabled())
639                 return;
640
641         if (!debug_guardpage_minorder())
642                 return;
643
644         _debug_guardpage_enabled = true;
645 }
646
647 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
648         .need = need_debug_guardpage,
649         .init = init_debug_guardpage,
650 };
651
652 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
653 {
654         unsigned long res;
655
656         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
657                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
658                 return 0;
659         }
660         _debug_guardpage_minorder = res;
661         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
662         return 0;
663 }
664 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
665
666 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
667                                 unsigned int order, int migratetype)
668 {
669         struct page_ext *page_ext;
670
671         if (!debug_guardpage_enabled())
672                 return false;
673
674         if (order >= debug_guardpage_minorder())
675                 return false;
676
677         page_ext = lookup_page_ext(page);
678         if (unlikely(!page_ext))
679                 return false;
680
681         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
682
683         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
684         set_page_private(page, order);
685         /* Guard pages are not available for any usage */
686         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
687
688         return true;
689 }
690
691 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
692                                 unsigned int order, int migratetype)
693 {
694         struct page_ext *page_ext;
695
696         if (!debug_guardpage_enabled())
697                 return;
698
699         page_ext = lookup_page_ext(page);
700         if (unlikely(!page_ext))
701                 return;
702
703         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
704
705         set_page_private(page, 0);
706         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
707                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
708 }
709 #else
710 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
711 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
712                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
713 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
714                                 unsigned int order, int migratetype) {}
715 #endif
716
717 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
718 {
719         set_page_private(page, order);
720         __SetPageBuddy(page);
721 }
722
723 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
724 {
725         __ClearPageBuddy(page);
726         set_page_private(page, 0);
727 }
728
729 /*
730  * This function checks whether a page is free && is the buddy
731  * we can do coalesce a page and its buddy if
732  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
733  * (b) the buddy is in the buddy system &&
734  * (c) a page and its buddy have the same order &&
735  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
736  *
737  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
738  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
739  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
740  * serialized by zone->lock.
741  *
742  * For recording page's order, we use page_private(page).
743  */
744 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
745                                                         unsigned int order)
746 {
747         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
748                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
749                         return 0;
750
751                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
752
753                 return 1;
754         }
755
756         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
757                 /*
758                  * zone check is done late to avoid uselessly
759                  * calculating zone/node ids for pages that could
760                  * never merge.
761                  */
762                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
763                         return 0;
764
765                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
766
767                 return 1;
768         }
769         return 0;
770 }
771
772 /*
773  * Freeing function for a buddy system allocator.
774  *
775  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
776  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
777  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
778  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
779  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
780  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
781  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
782  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
783  * parts of the VM system.
784  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
785  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
786  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
787  * field.
788  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
789  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
790  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
791  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
792  * triggers coalescing into a block of larger size.
793  *
794  * -- nyc
795  */
796
797 static inline void __free_one_page(struct page *page,
798                 unsigned long pfn,
799                 struct zone *zone, unsigned int order,
800                 int migratetype)
801 {
802         unsigned long combined_pfn;
803         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
804         struct page *buddy;
805         unsigned int max_order;
806
807         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
808
809         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
810         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
811
812         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
813         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
814                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
815
816         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
817         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
818
819 continue_merging:
820         while (order < max_order - 1) {
821                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
822                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
823
824                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
825                         goto done_merging;
826                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
827                         goto done_merging;
828                 /*
829                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
830                  * merge with it and move up one order.
831                  */
832                 if (page_is_guard(buddy)) {
833                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
834                 } else {
835                         list_del(&buddy->lru);
836                         zone->free_area[order].nr_free--;
837                         rmv_page_order(buddy);
838                 }
839                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
840                 page = page + (combined_pfn - pfn);
841                 pfn = combined_pfn;
842                 order++;
843         }
844         if (max_order < MAX_ORDER) {
845                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
846                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
847                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
848                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
849                  *
850                  * We don't want to hit this code for the more frequent
851                  * low-order merging.
852                  */
853                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
854                         int buddy_mt;
855
856                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
857                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
858                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
859
860                         if (migratetype != buddy_mt
861                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
862                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
863                                 goto done_merging;
864                 }
865                 max_order++;
866                 goto continue_merging;
867         }
868
869 done_merging:
870         set_page_order(page, order);
871
872         /*
873          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
874          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
875          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
876          * that is happening, add the free page to the tail of the list
877          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
878          * as a higher order page
879          */
880         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
881                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
882                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
883                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
884                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
885                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
886                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
887                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
888                         list_add_tail(&page->lru,
889                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
890                         goto out;
891                 }
892         }
893
894         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
895 out:
896         zone->free_area[order].nr_free++;
897 }
898
899 /*
900  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
901  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
902  * check if necessary.
903  */
904 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
905                                         unsigned long check_flags)
906 {
907         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
908                 return false;
909
910         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
911                         page_ref_count(page) |
912 #ifdef CONFIG_MEMCG
913                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
914 #endif
915                         (page->flags & check_flags)))
916                 return false;
917
918         return true;
919 }
920
921 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
922 {
923         const char *bad_reason;
924         unsigned long bad_flags;
925
926         bad_reason = NULL;
927         bad_flags = 0;
928
929         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
930                 bad_reason = "nonzero mapcount";
931         if (unlikely(page->mapping != NULL))
932                 bad_reason = "non-NULL mapping";
933         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
934                 bad_reason = "nonzero _refcount";
935         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
936                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
937                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
938         }
939 #ifdef CONFIG_MEMCG
940         if (unlikely(page->mem_cgroup))
941                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
942 #endif
943         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
944 }
945
946 static inline int free_pages_check(struct page *page)
947 {
948         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
949                 return 0;
950
951         /* Something has gone sideways, find it */
952         free_pages_check_bad(page);
953         return 1;
954 }
955
956 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
957 {
958         int ret = 1;
959
960         /*
961          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
962          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
963          */
964         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
965
966         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
967                 ret = 0;
968                 goto out;
969         }
970         switch (page - head_page) {
971         case 1:
972                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
973                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
974                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
975                         goto out;
976                 }
977                 break;
978         case 2:
979                 /*
980                  * the second tail page: ->mapping is
981                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
982                  */
983                 break;
984         default:
985                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
986                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
987                         goto out;
988                 }
989                 break;
990         }
991         if (unlikely(!PageTail(page))) {
992                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
993                 goto out;
994         }
995         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
996                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
997                 goto out;
998         }
999         ret = 0;
1000 out:
1001         page->mapping = NULL;
1002         clear_compound_head(page);
1003         return ret;
1004 }
1005
1006 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1007                                         unsigned int order, bool check_free)
1008 {
1009         int bad = 0;
1010
1011         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1012
1013         trace_mm_page_free(page, order);
1014         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1015
1016         /*
1017          * Check tail pages before head page information is cleared to
1018          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1019          */
1020         if (unlikely(order)) {
1021                 bool compound = PageCompound(page);
1022                 int i;
1023
1024                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1025
1026                 if (compound)
1027                         ClearPageDoubleMap(page);
1028                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1029                         if (compound)
1030                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1031                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1032                                 bad++;
1033                                 continue;
1034                         }
1035                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036                 }
1037         }
1038         if (PageMappingFlags(page))
1039                 page->mapping = NULL;
1040         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1041                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1042         if (check_free)
1043                 bad += free_pages_check(page);
1044         if (bad)
1045                 return false;
1046
1047         page_cpupid_reset_last(page);
1048         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1049         reset_page_owner(page, order);
1050
1051         if (!PageHighMem(page)) {
1052                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1053                                            PAGE_SIZE << order);
1054                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056         }
1057         arch_free_page(page, order);
1058         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1059         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kasan_free_pages(page, order);
1061
1062         return true;
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1066 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1067 {
1068         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1069 }
1070
1071 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1072 {
1073         return false;
1074 }
1075 #else
1076 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1077 {
1078         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1079 }
1080
1081 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_check(page);
1084 }
1085 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1086
1087 /*
1088  * Frees a number of pages from the PCP lists
1089  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1090  * count is the number of pages to free.
1091  *
1092  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1093  * see if this freeing clears that state.
1094  *
1095  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1096  * pinned" detection logic.
1097  */
1098 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1099                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1100 {
1101         int migratetype = 0;
1102         int batch_free = 0;
1103         bool isolated_pageblocks;
1104
1105         spin_lock(&zone->lock);
1106         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1107
1108         while (count) {
1109                 struct page *page;
1110                 struct list_head *list;
1111
1112                 /*
1113                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1114                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1115                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1116                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1117                  * lists
1118                  */
1119                 do {
1120                         batch_free++;
1121                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1122                                 migratetype = 0;
1123                         list = &pcp->lists[migratetype];
1124                 } while (list_empty(list));
1125
1126                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1127                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1128                         batch_free = count;
1129
1130                 do {
1131                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1132
1133                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1134                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1135                         list_del(&page->lru);
1136
1137                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1138                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1139                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1140                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1141                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1142                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1143
1144                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1145                                 continue;
1146
1147                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1148                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1149                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1150         }
1151         spin_unlock(&zone->lock);
1152 }
1153
1154 static void free_one_page(struct zone *zone,
1155                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1156                                 unsigned int order,
1157                                 int migratetype)
1158 {
1159         spin_lock(&zone->lock);
1160         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1161                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1162                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1163         }
1164         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1165         spin_unlock(&zone->lock);
1166 }
1167
1168 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1169                                 unsigned long zone, int nid)
1170 {
1171         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1172         init_page_count(page);
1173         page_mapcount_reset(page);
1174         page_cpupid_reset_last(page);
1175
1176         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1177 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1178         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1179         if (!is_highmem_idx(zone))
1180                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1181 #endif
1182 }
1183
1184 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1185                                         int nid)
1186 {
1187         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1188 }
1189
1190 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1191 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1192 {
1193         pg_data_t *pgdat;
1194         int nid, zid;
1195
1196         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1197                 return;
1198
1199         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1200         pgdat = NODE_DATA(nid);
1201
1202         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1203                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1204
1205                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1206                         break;
1207         }
1208         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1209 }
1210 #else
1211 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1212 {
1213 }
1214 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1215
1216 /*
1217  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1218  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1219  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1220  * sent to the buddy page allocator.
1221  */
1222 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1223 {
1224         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1225         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1226
1227         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1228                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1229                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1230
1231                         init_reserved_page(start_pfn);
1232
1233                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1234                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1235
1236                         SetPageReserved(page);
1237                 }
1238         }
1239 }
1240
1241 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1242 {
1243         unsigned long flags;
1244         int migratetype;
1245         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1246
1247         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1248                 return;
1249
1250         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1251         local_irq_save(flags);
1252         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1253         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1254         local_irq_restore(flags);
1255 }
1256
1257 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1258 {
1259         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1260         struct page *p = page;
1261         unsigned int loop;
1262
1263         prefetchw(p);
1264         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1265                 prefetchw(p + 1);
1266                 __ClearPageReserved(p);
1267                 set_page_count(p, 0);
1268         }
1269         __ClearPageReserved(p);
1270         set_page_count(p, 0);
1271
1272         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1273         set_page_refcounted(page);
1274         __free_pages(page, order);
1275 }
1276
1277 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1278         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1279
1280 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1281
1282 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1283 {
1284         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1285         int nid;
1286
1287         spin_lock(&early_pfn_lock);
1288         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1289         if (nid < 0)
1290                 nid = first_online_node;
1291         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1292
1293         return nid;
1294 }
1295 #endif
1296
1297 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1298 static inline bool __meminit __maybe_unused
1299 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1300                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1301 {
1302         int nid;
1303
1304         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1305         if (nid >= 0 && nid != node)
1306                 return false;
1307         return true;
1308 }
1309
1310 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1311 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1312 {
1313         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1314 }
1315
1316 #else
1317
1318 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1319 {
1320         return true;
1321 }
1322 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1323 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1324                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1325 {
1326         return true;
1327 }
1328 #endif
1329
1330
1331 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1332                                                         unsigned int order)
1333 {
1334         if (early_page_uninitialised(pfn))
1335                 return;
1336         return __free_pages_boot_core(page, order);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1341  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1342  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1343  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1344  * pageblocks.
1345  *
1346  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1347  *
1348  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1349  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1350  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1351  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1352  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1353  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1354  * page in a pageblock.
1355  */
1356 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1357                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1358 {
1359         struct page *start_page;
1360         struct page *end_page;
1361
1362         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1363         end_pfn--;
1364
1365         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1366                 return NULL;
1367
1368         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1369         if (!start_page)
1370                 return NULL;
1371
1372         if (page_zone(start_page) != zone)
1373                 return NULL;
1374
1375         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1376
1377         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1378         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1379                 return NULL;
1380
1381         return start_page;
1382 }
1383
1384 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1385 {
1386         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1387         unsigned long block_end_pfn;
1388
1389         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1390         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1391                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1392                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1393
1394                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1395
1396                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1397                                              block_end_pfn, zone))
1398                         return;
1399         }
1400
1401         /* We confirm that there is no hole */
1402         zone->contiguous = true;
1403 }
1404
1405 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1406 {
1407         zone->contiguous = false;
1408 }
1409
1410 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1411 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1412                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1413 {
1414         int i;
1415
1416         if (!page)
1417                 return;
1418
1419         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1420         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1421             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1422                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1423                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1424                 return;
1425         }
1426
1427         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1428                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1429                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1430                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1431         }
1432 }
1433
1434 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1435 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1436 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1437
1438 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1439 {
1440         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1441                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1442 }
1443
1444 /* Initialise remaining memory on a node */
1445 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1446 {
1447         pg_data_t *pgdat = data;
1448         int nid = pgdat->node_id;
1449         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1450         unsigned long start = jiffies;
1451         unsigned long nr_pages = 0;
1452         unsigned long walk_start, walk_end;
1453         int i, zid;
1454         struct zone *zone;
1455         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1456         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1457
1458         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1459                 pgdat_init_report_one_done();
1460                 return 0;
1461         }
1462
1463         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1464         if (!cpumask_empty(cpumask))
1465                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1466
1467         /* Sanity check boundaries */
1468         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1469         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1470         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1471
1472         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1473         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1474                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1475                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1476                         break;
1477         }
1478
1479         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1480                 unsigned long pfn, end_pfn;
1481                 struct page *page = NULL;
1482                 struct page *free_base_page = NULL;
1483                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1484                 int nr_to_free = 0;
1485
1486                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1487                 pfn = first_init_pfn;
1488                 if (pfn < walk_start)
1489                         pfn = walk_start;
1490                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1491                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1492
1493                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1494                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1495                                 goto free_range;
1496
1497                         /*
1498                          * Ensure pfn_valid is checked every
1499                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1500                          */
1501                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1502                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1503                                         page = NULL;
1504                                         goto free_range;
1505                                 }
1506                         }
1507
1508                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1509                                 page = NULL;
1510                                 goto free_range;
1511                         }
1512
1513                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1514                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1515                                 page++;
1516                         } else {
1517                                 nr_pages += nr_to_free;
1518                                 deferred_free_range(free_base_page,
1519                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1520                                 free_base_page = NULL;
1521                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1522
1523                                 page = pfn_to_page(pfn);
1524                                 cond_resched();
1525                         }
1526
1527                         if (page->flags) {
1528                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1529                                 goto free_range;
1530                         }
1531
1532                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1533                         if (!free_base_page) {
1534                                 free_base_page = page;
1535                                 free_base_pfn = pfn;
1536                                 nr_to_free = 0;
1537                         }
1538                         nr_to_free++;
1539
1540                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1541                         continue;
1542 free_range:
1543                         /* Free the current block of pages to allocator */
1544                         nr_pages += nr_to_free;
1545                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1546                                                                 nr_to_free);
1547                         free_base_page = NULL;
1548                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1549                 }
1550                 /* Free the last block of pages to allocator */
1551                 nr_pages += nr_to_free;
1552                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1553
1554                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1555         }
1556
1557         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1558         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1559
1560         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1561                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1562
1563         pgdat_init_report_one_done();
1564         return 0;
1565 }
1566 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1567
1568 void __init page_alloc_init_late(void)
1569 {
1570         struct zone *zone;
1571
1572 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1573         int nid;
1574
1575         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1576         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1577         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1578                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1579         }
1580
1581         /* Block until all are initialised */
1582         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1583
1584         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1585         files_maxfiles_init();
1586 #endif
1587
1588         for_each_populated_zone(zone)
1589                 set_zone_contiguous(zone);
1590 }
1591
1592 #ifdef CONFIG_CMA
1593 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1594 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1595 {
1596         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1597         struct page *p = page;
1598
1599         do {
1600                 __ClearPageReserved(p);
1601                 set_page_count(p, 0);
1602         } while (++p, --i);
1603
1604         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1605
1606         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1607                 i = pageblock_nr_pages;
1608                 p = page;
1609                 do {
1610                         set_page_refcounted(p);
1611                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1612                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1613                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1614         } else {
1615                 set_page_refcounted(page);
1616                 __free_pages(page, pageblock_order);
1617         }
1618
1619         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1620 }
1621 #endif
1622
1623 /*
1624  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1625  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1626  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1627  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1628  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1629  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1630  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1631  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1632  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1633  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1634  *
1635  * -- nyc
1636  */
1637 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1638         int low, int high, struct free_area *area,
1639         int migratetype)
1640 {
1641         unsigned long size = 1 << high;
1642
1643         while (high > low) {
1644                 area--;
1645                 high--;
1646                 size >>= 1;
1647                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1648
1649                 /*
1650                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1651                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1652                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1653                  * pages will stay not present in virtual address space
1654                  */
1655                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1656                         continue;
1657
1658                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1659                 area->nr_free++;
1660                 set_page_order(&page[size], high);
1661         }
1662 }
1663
1664 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1665 {
1666         const char *bad_reason = NULL;
1667         unsigned long bad_flags = 0;
1668
1669         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1670                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1671         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1672                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1673         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1674                 bad_reason = "nonzero _count";
1675         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1676                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1677                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1678                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1679                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1680                 return;
1681         }
1682         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1683                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1684                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1685         }
1686 #ifdef CONFIG_MEMCG
1687         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1688                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1689 #endif
1690         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * This page is about to be returned from the page allocator
1695  */
1696 static inline int check_new_page(struct page *page)
1697 {
1698         if (likely(page_expected_state(page,
1699                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1700                 return 0;
1701
1702         check_new_page_bad(page);
1703         return 1;
1704 }
1705
1706 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1707 {
1708         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1709                 page_poisoning_enabled();
1710 }
1711
1712 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1713 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1714 {
1715         return false;
1716 }
1717
1718 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1719 {
1720         return check_new_page(page);
1721 }
1722 #else
1723 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1724 {
1725         return check_new_page(page);
1726 }
1727 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1728 {
1729         return false;
1730 }
1731 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1732
1733 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1734 {
1735         int i;
1736         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1737                 struct page *p = page + i;
1738
1739                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1740                         return true;
1741         }
1742
1743         return false;
1744 }
1745
1746 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1747                                 gfp_t gfp_flags)
1748 {
1749         set_page_private(page, 0);
1750         set_page_refcounted(page);
1751
1752         arch_alloc_page(page, order);
1753         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1754         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1755         kasan_alloc_pages(page, order);
1756         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1757 }
1758
1759 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1760                                                         unsigned int alloc_flags)
1761 {
1762         int i;
1763
1764         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1765
1766         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1767                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1768                         clear_highpage(page + i);
1769
1770         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1771                 prep_compound_page(page, order);
1772
1773         /*
1774          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1775          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1776          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1777          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1778          */
1779         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1780                 set_page_pfmemalloc(page);
1781         else
1782                 clear_page_pfmemalloc(page);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1787  * the smallest available page from the freelists
1788  */
1789 static inline
1790 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1791                                                 int migratetype)
1792 {
1793         unsigned int current_order;
1794         struct free_area *area;
1795         struct page *page;
1796
1797         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1798         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1799                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1800                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1801                                                         struct page, lru);
1802                 if (!page)
1803                         continue;
1804                 list_del(&page->lru);
1805                 rmv_page_order(page);
1806                 area->nr_free--;
1807                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1808                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1809                 return page;
1810         }
1811
1812         return NULL;
1813 }
1814
1815
1816 /*
1817  * This array describes the order lists are fallen back to when
1818  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1819  */
1820 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1821         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1822         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1823         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1824 #ifdef CONFIG_CMA
1825         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1826 #endif
1827 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1828         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1829 #endif
1830 };
1831
1832 #ifdef CONFIG_CMA
1833 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1834                                         unsigned int order)
1835 {
1836         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1837 }
1838 #else
1839 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1840                                         unsigned int order) { return NULL; }
1841 #endif
1842
1843 /*
1844  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1845  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1846  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1847  */
1848 static int move_freepages(struct zone *zone,
1849                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1850                           int migratetype, int *num_movable)
1851 {
1852         struct page *page;
1853         unsigned int order;
1854         int pages_moved = 0;
1855
1856 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1857         /*
1858          * page_zone is not safe to call in this context when
1859          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1860          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1861          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1862          * grouping pages by mobility
1863          */
1864         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1865 #endif
1866
1867         if (num_movable)
1868                 *num_movable = 0;
1869
1870         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1871                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1872                         page++;
1873                         continue;
1874                 }
1875
1876                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1877                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1878
1879                 if (!PageBuddy(page)) {
1880                         /*
1881                          * We assume that pages that could be isolated for
1882                          * migration are movable. But we don't actually try
1883                          * isolating, as that would be expensive.
1884                          */
1885                         if (num_movable &&
1886                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1887                                 (*num_movable)++;
1888
1889                         page++;
1890                         continue;
1891                 }
1892
1893                 order = page_order(page);
1894                 list_move(&page->lru,
1895                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1896                 page += 1 << order;
1897                 pages_moved += 1 << order;
1898         }
1899
1900         return pages_moved;
1901 }
1902
1903 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1904                                 int migratetype, int *num_movable)
1905 {
1906         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1907         struct page *start_page, *end_page;
1908
1909         start_pfn = page_to_pfn(page);
1910         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1911         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1912         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1913         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1914
1915         /* Do not cross zone boundaries */
1916         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1917                 start_page = page;
1918         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1919                 return 0;
1920
1921         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1922                                                                 num_movable);
1923 }
1924
1925 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1926                                         int start_order, int migratetype)
1927 {
1928         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1929
1930         while (nr_pageblocks--) {
1931                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1932                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1933         }
1934 }
1935
1936 /*
1937  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1938  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1939  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1940  *
1941  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1942  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1943  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1944  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1945  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1946  * pageblocks.
1947  */
1948 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1949 {
1950         /*
1951          * Leaving this order check is intended, although there is
1952          * relaxed order check in next check. The reason is that
1953          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1954          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1955          * so could be changed anytime.
1956          */
1957         if (order >= pageblock_order)
1958                 return true;
1959
1960         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1961                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1962                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1963                 page_group_by_mobility_disabled)
1964                 return true;
1965
1966         return false;
1967 }
1968
1969 /*
1970  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1971  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1972  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1973  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1974  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1975  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1976  */
1977 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1978                                         int start_type, bool whole_block)
1979 {
1980         unsigned int current_order = page_order(page);
1981         struct free_area *area;
1982         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1983         int old_block_type;
1984
1985         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1986
1987         /*
1988          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1989          * highatomic accounting.
1990          */
1991         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1992                 goto single_page;
1993
1994         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1995         if (current_order >= pageblock_order) {
1996                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1997                 goto single_page;
1998         }
1999
2000         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2001         if (!whole_block)
2002                 goto single_page;
2003
2004         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2005                                                 &movable_pages);
2006         /*
2007          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2008          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2009          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2010          */
2011         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2012                 alike_pages = movable_pages;
2013         } else {
2014                 /*
2015                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2016                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2017                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2018                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2019                  * exact migratetype of non-movable pages.
2020                  */
2021                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2022                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2023                                                 - (free_pages + movable_pages);
2024                 else
2025                         alike_pages = 0;
2026         }
2027
2028         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2029         if (!free_pages)
2030                 goto single_page;
2031
2032         /*
2033          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2034          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2035          */
2036         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2037                         page_group_by_mobility_disabled)
2038                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2039
2040         return;
2041
2042 single_page:
2043         area = &zone->free_area[current_order];
2044         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2045 }
2046
2047 /*
2048  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2049  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2050  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2051  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2052  */
2053 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2054                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2055 {
2056         int i;
2057         int fallback_mt;
2058
2059         if (area->nr_free == 0)
2060                 return -1;
2061
2062         *can_steal = false;
2063         for (i = 0;; i++) {
2064                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2065                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2066                         break;
2067
2068                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2069                         continue;
2070
2071                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2072                         *can_steal = true;
2073
2074                 if (!only_stealable)
2075                         return fallback_mt;
2076
2077                 if (*can_steal)
2078                         return fallback_mt;
2079         }
2080
2081         return -1;
2082 }
2083
2084 /*
2085  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2086  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2087  */
2088 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2089                                 unsigned int alloc_order)
2090 {
2091         int mt;
2092         unsigned long max_managed, flags;
2093
2094         /*
2095          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2096          * Check is race-prone but harmless.
2097          */
2098         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2099         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2100                 return;
2101
2102         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2103
2104         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2105         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2106                 goto out_unlock;
2107
2108         /* Yoink! */
2109         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2110         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2111             && !is_migrate_cma(mt)) {
2112                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2113                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2114                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2115         }
2116
2117 out_unlock:
2118         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2119 }
2120
2121 /*
2122  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2123  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2124  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2125  * to recover from than an OOM.
2126  *
2127  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2128  * pageblock is exhausted.
2129  */
2130 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2131                                                 bool force)
2132 {
2133         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2134         unsigned long flags;
2135         struct zoneref *z;
2136         struct zone *zone;
2137         struct page *page;
2138         int order;
2139         bool ret;
2140
2141         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2142                                                                 ac->nodemask) {
2143                 /*
2144                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2145                  * is really high.
2146                  */
2147                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2148                                         pageblock_nr_pages)
2149                         continue;
2150
2151                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2152                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2153                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2154
2155                         page = list_first_entry_or_null(
2156                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2157                                         struct page, lru);
2158                         if (!page)
2159                                 continue;
2160
2161                         /*
2162                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2163                          * we can counter several free pages in a pageblock
2164                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2165                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2166                          * adjust the count once.
2167                          */
2168                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2169                                 /*
2170                                  * It should never happen but changes to
2171                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2172                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2173                                  * while unreserving so be safe and watch for
2174                                  * underflows.
2175                                  */
2176                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2177                                                 pageblock_nr_pages,
2178                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2179                         }
2180
2181                         /*
2182                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2183                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2184                          * is doing the work and needs the pages. More
2185                          * importantly, if the block was always converted to
2186                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2187                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2188                          * may increase.
2189                          */
2190                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2191                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2192                                                                         NULL);
2193                         if (ret) {
2194                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2195                                 return ret;
2196                         }
2197                 }
2198                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2199         }
2200
2201         return false;
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2206  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2207  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2208  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2209  */
2210 static inline bool
2211 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2212 {
2213         struct free_area *area;
2214         unsigned int current_order;
2215         struct page *page;
2216         int fallback_mt;
2217         bool can_steal;
2218
2219         /*
2220          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2221          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2222          * would be too costly to do exactly.
2223          */
2224         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2225                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2226                                 --current_order) {
2227                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2228                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2229                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2230                 if (fallback_mt == -1)
2231                         continue;
2232
2233                 /*
2234                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2235                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2236                  * steal and split the smallest available page instead of the
2237                  * largest available page, because even if the next movable
2238                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2239                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2240                  */
2241                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2242                                         && current_order > order)
2243                         goto find_smallest;
2244
2245                 goto do_steal;
2246         }
2247
2248         return false;
2249
2250 find_smallest:
2251         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2252                                                         current_order++) {
2253                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2254                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2255                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2256                 if (fallback_mt != -1)
2257                         break;
2258         }
2259
2260         /*
2261          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2262          * when looking for the largest page.
2263          */
2264         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2265
2266 do_steal:
2267         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2268                                                         struct page, lru);
2269
2270         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2271
2272         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2273                 start_migratetype, fallback_mt);
2274
2275         return true;
2276
2277 }
2278
2279 /*
2280  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2281  * Call me with the zone->lock already held.
2282  */
2283 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2284                                 int migratetype)
2285 {
2286         struct page *page;
2287
2288 retry:
2289         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2290         if (unlikely(!page)) {
2291                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2292                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2293
2294                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2295                         goto retry;
2296         }
2297
2298         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2299         return page;
2300 }
2301
2302 /*
2303  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2304  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2305  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2306  */
2307 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2308                         unsigned long count, struct list_head *list,
2309                         int migratetype, bool cold)
2310 {
2311         int i, alloced = 0;
2312
2313         spin_lock(&zone->lock);
2314         for (i = 0; i < count; ++i) {
2315                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2316                 if (unlikely(page == NULL))
2317                         break;
2318
2319                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2320                         continue;
2321
2322                 /*
2323                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2324                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2325                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2326                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2327                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2328                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2329                  * properly.
2330                  */
2331                 if (likely(!cold))
2332                         list_add(&page->lru, list);
2333                 else
2334                         list_add_tail(&page->lru, list);
2335                 list = &page->lru;
2336                 alloced++;
2337                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2338                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2339                                               -(1 << order));
2340         }
2341
2342         /*
2343          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2344          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2345          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2346          * pages added to the pcp list.
2347          */
2348         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2349         spin_unlock(&zone->lock);
2350         return alloced;
2351 }
2352
2353 #ifdef CONFIG_NUMA
2354 /*
2355  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2356  * currently executing processor on remote nodes after they have
2357  * expired.
2358  *
2359  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2360  * a single processor.
2361  */
2362 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2363 {
2364         unsigned long flags;
2365         int to_drain, batch;
2366
2367         local_irq_save(flags);
2368         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2369         to_drain = min(pcp->count, batch);
2370         if (to_drain > 0) {
2371                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2372                 pcp->count -= to_drain;
2373         }
2374         local_irq_restore(flags);
2375 }
2376 #endif
2377
2378 /*
2379  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2380  *
2381  * The processor must either be the current processor and the
2382  * thread pinned to the current processor or a processor that
2383  * is not online.
2384  */
2385 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2386 {
2387         unsigned long flags;
2388         struct per_cpu_pageset *pset;
2389         struct per_cpu_pages *pcp;
2390
2391         local_irq_save(flags);
2392         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2393
2394         pcp = &pset->pcp;
2395         if (pcp->count) {
2396                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2397                 pcp->count = 0;
2398         }
2399         local_irq_restore(flags);
2400 }
2401
2402 /*
2403  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2404  *
2405  * The processor must either be the current processor and the
2406  * thread pinned to the current processor or a processor that
2407  * is not online.
2408  */
2409 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2410 {
2411         struct zone *zone;
2412
2413         for_each_populated_zone(zone) {
2414                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2415         }
2416 }
2417
2418 /*
2419  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2420  *
2421  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2422  * the single zone's pages.
2423  */
2424 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2425 {
2426         int cpu = smp_processor_id();
2427
2428         if (zone)
2429                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2430         else
2431                 drain_pages(cpu);
2432 }
2433
2434 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2435 {
2436         /*
2437          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2438          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2439          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2440          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2441          * a different one.
2442          */
2443         preempt_disable();
2444         drain_local_pages(NULL);
2445         preempt_enable();
2446 }
2447
2448 /*
2449  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2450  *
2451  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2452  *
2453  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2454  */
2455 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2456 {
2457         int cpu;
2458
2459         /*
2460          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2461          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2462          */
2463         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2464
2465         /*
2466          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2467          * initialized.
2468          */
2469         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2470                 return;
2471
2472         /* Workqueues cannot recurse */
2473         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2474                 return;
2475
2476         /*
2477          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2478          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2479          * the drain to be complete when the call returns.
2480          */
2481         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2482                 if (!zone)
2483                         return;
2484                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2485         }
2486
2487         /*
2488          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2489          * as offline notification will cause the notified
2490          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2491          * disables preemption as part of its processing
2492          */
2493         for_each_online_cpu(cpu) {
2494                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2495                 struct zone *z;
2496                 bool has_pcps = false;
2497
2498                 if (zone) {
2499                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2500                         if (pcp->pcp.count)
2501                                 has_pcps = true;
2502                 } else {
2503                         for_each_populated_zone(z) {
2504                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2505                                 if (pcp->pcp.count) {
2506                                         has_pcps = true;
2507                                         break;
2508                                 }
2509                         }
2510                 }
2511
2512                 if (has_pcps)
2513                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2514                 else
2515                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2516         }
2517
2518         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2519                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2520                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2521                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2522         }
2523         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2524                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2525
2526         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2527 }
2528
2529 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2530
2531 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2532 {
2533         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2534         unsigned long flags;
2535         unsigned int order, t;
2536         struct page *page;
2537
2538         if (zone_is_empty(zone))
2539                 return;
2540
2541         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2542
2543         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2544         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2545                 if (pfn_valid(pfn)) {
2546                         page = pfn_to_page(pfn);
2547
2548                         if (page_zone(page) != zone)
2549                                 continue;
2550
2551                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2552                                 swsusp_unset_page_free(page);
2553                 }
2554
2555         for_each_migratetype_order(order, t) {
2556                 list_for_each_entry(page,
2557                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2558                         unsigned long i;
2559
2560                         pfn = page_to_pfn(page);
2561                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2562                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2563                 }
2564         }
2565         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2566 }
2567 #endif /* CONFIG_PM */
2568
2569 /*
2570  * Free a 0-order page
2571  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2572  */
2573 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2574 {
2575         struct zone *zone = page_zone(page);
2576         struct per_cpu_pages *pcp;
2577         unsigned long flags;
2578         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2579         int migratetype;
2580
2581         if (!free_pcp_prepare(page))
2582                 return;
2583
2584         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2585         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2586         local_irq_save(flags);
2587         __count_vm_event(PGFREE);
2588
2589         /*
2590          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2591          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2592          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2593          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2594          * excessively into the page allocator
2595          */
2596         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2597                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2598                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2599                         goto out;
2600                 }
2601                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2602         }
2603
2604         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2605         if (!cold)
2606                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2607         else
2608                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2609         pcp->count++;
2610         if (pcp->count >= pcp->high) {
2611                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2612                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2613                 pcp->count -= batch;
2614         }
2615
2616 out:
2617         local_irq_restore(flags);
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Free a list of 0-order pages
2622  */
2623 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2624 {
2625         struct page *page, *next;
2626
2627         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2628                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2629                 free_hot_cold_page(page, cold);
2630         }
2631 }
2632
2633 /*
2634  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2635  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2636  * Each sub-page must be freed individually.
2637  *
2638  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2639  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2640  */
2641 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2642 {
2643         int i;
2644
2645         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2646         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2647
2648 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2649         /*
2650          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2651          * otherwise free the whole shadow.
2652          */
2653         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2654                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2655 #endif
2656
2657         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2658                 set_page_refcounted(page + i);
2659         split_page_owner(page, order);
2660 }
2661 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2662
2663 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2664 {
2665         unsigned long watermark;
2666         struct zone *zone;
2667         int mt;
2668
2669         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2670
2671         zone = page_zone(page);
2672         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2673
2674         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2675                 /*
2676                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2677                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2678                  * watermark, because we already know our high-order page
2679                  * exists.
2680                  */
2681                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2682                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2683                         return 0;
2684
2685                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2686         }
2687
2688         /* Remove page from free list */
2689         list_del(&page->lru);
2690         zone->free_area[order].nr_free--;
2691         rmv_page_order(page);
2692
2693         /*
2694          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2695          * pageblock
2696          */
2697         if (order >= pageblock_order - 1) {
2698                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2699                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2700                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2701                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2702                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2703                                 set_pageblock_migratetype(page,
2704                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2705                 }
2706         }
2707
2708
2709         return 1UL << order;
2710 }
2711
2712 /*
2713  * Update NUMA hit/miss statistics
2714  *
2715  * Must be called with interrupts disabled.
2716  */
2717 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2718 {
2719 #ifdef CONFIG_NUMA
2720         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2721
2722         if (z->node != numa_node_id())
2723                 local_stat = NUMA_OTHER;
2724
2725         if (z->node == preferred_zone->node)
2726                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2727         else {
2728                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2729                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2730         }
2731         __inc_zone_state(z, local_stat);
2732 #endif
2733 }
2734
2735 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2736 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2737                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2738                         struct list_head *list)
2739 {
2740         struct page *page;
2741
2742         do {
2743                 if (list_empty(list)) {
2744                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2745                                         pcp->batch, list,
2746                                         migratetype, cold);
2747                         if (unlikely(list_empty(list)))
2748                                 return NULL;
2749                 }
2750
2751                 if (cold)
2752                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2753                 else
2754                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2755
2756                 list_del(&page->lru);
2757                 pcp->count--;
2758         } while (check_new_pcp(page));
2759
2760         return page;
2761 }
2762
2763 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2764 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2765                         struct zone *zone, unsigned int order,
2766                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2767 {
2768         struct per_cpu_pages *pcp;
2769         struct list_head *list;
2770         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2771         struct page *page;
2772         unsigned long flags;
2773
2774         local_irq_save(flags);
2775         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2776         list = &pcp->lists[migratetype];
2777         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2778         if (page) {
2779                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2780                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2781         }
2782         local_irq_restore(flags);
2783         return page;
2784 }
2785
2786 /*
2787  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2788  */
2789 static inline
2790 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2791                         struct zone *zone, unsigned int order,
2792                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2793                         int migratetype)
2794 {
2795         unsigned long flags;
2796         struct page *page;
2797
2798         if (likely(order == 0)) {
2799                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2800                                 gfp_flags, migratetype);
2801                 goto out;
2802         }
2803
2804         /*
2805          * We most definitely don't want callers attempting to
2806          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2807          */
2808         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2809         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2810
2811         do {
2812                 page = NULL;
2813                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2814                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2815                         if (page)
2816                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2817                 }
2818                 if (!page)
2819                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2820         } while (page && check_new_pages(page, order));
2821         spin_unlock(&zone->lock);
2822         if (!page)
2823                 goto failed;
2824         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2825                                   get_pcppage_migratetype(page));
2826
2827         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2828         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2829         local_irq_restore(flags);
2830
2831 out:
2832         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2833         return page;
2834
2835 failed:
2836         local_irq_restore(flags);
2837         return NULL;
2838 }
2839
2840 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2841
2842 static struct {
2843         struct fault_attr attr;
2844
2845         bool ignore_gfp_highmem;
2846         bool ignore_gfp_reclaim;
2847         u32 min_order;
2848 } fail_page_alloc = {
2849         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2850         .ignore_gfp_reclaim = true,
2851         .ignore_gfp_highmem = true,
2852         .min_order = 1,
2853 };
2854
2855 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2856 {
2857         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2858 }
2859 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2860
2861 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2862 {
2863         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2864                 return false;
2865         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2866                 return false;
2867         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2868                 return false;
2869         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2870                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2871                 return false;
2872
2873         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2874 }
2875
2876 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2877
2878 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2879 {
2880         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2881         struct dentry *dir;
2882
2883         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2884                                         &fail_page_alloc.attr);
2885         if (IS_ERR(dir))
2886                 return PTR_ERR(dir);
2887
2888         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2889                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2890                 goto fail;
2891         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2892                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2893                 goto fail;
2894         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2895                                 &fail_page_alloc.min_order))
2896                 goto fail;
2897
2898         return 0;
2899 fail:
2900         debugfs_remove_recursive(dir);
2901
2902         return -ENOMEM;
2903 }
2904
2905 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2906
2907 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2908
2909 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2910
2911 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2912 {
2913         return false;
2914 }
2915
2916 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2917
2918 /*
2919  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2920  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2921  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2922  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2923  */
2924 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2925                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2926                          long free_pages)
2927 {
2928         long min = mark;
2929         int o;
2930         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2931
2932         /* free_pages may go negative - that's OK */
2933         free_pages -= (1 << order) - 1;
2934
2935         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2936                 min -= min / 2;
2937
2938         /*
2939          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2940          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2941          * atomic reserve but it avoids a search.
2942          */
2943         if (likely(!alloc_harder))
2944                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2945         else
2946                 min -= min / 4;
2947
2948 #ifdef CONFIG_CMA
2949         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2950         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2951                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2952 #endif
2953
2954         /*
2955          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2956          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2957          * even if a suitable page happened to be free.
2958          */
2959         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2960                 return false;
2961
2962         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2963         if (!order)
2964                 return true;
2965
2966         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2967         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2968                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2969                 int mt;
2970
2971                 if (!area->nr_free)
2972                         continue;
2973
2974                 if (alloc_harder)
2975                         return true;
2976
2977                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2978                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2979                                 return true;
2980                 }
2981
2982 #ifdef CONFIG_CMA
2983                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2984                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2985                         return true;
2986                 }
2987 #endif
2988         }
2989         return false;
2990 }
2991
2992 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2993                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2994 {
2995         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2996                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2997 }
2998
2999 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3000                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3001 {
3002         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3003         long cma_pages = 0;
3004
3005 #ifdef CONFIG_CMA
3006         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3007         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3008                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3009 #endif
3010
3011         /*
3012          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3013          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3014          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3015          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3016          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3017          */
3018         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3019                 return true;
3020
3021         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3022                                         free_pages);
3023 }
3024
3025 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3026                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3027 {
3028         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3029
3030         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3031                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3032
3033         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3034                                                                 free_pages);
3035 }
3036
3037 #ifdef CONFIG_NUMA
3038 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3039 {
3040         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3041                                 RECLAIM_DISTANCE;
3042 }
3043 #else   /* CONFIG_NUMA */
3044 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3045 {
3046         return true;
3047 }
3048 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3049
3050 /*
3051  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3052  * a page.
3053  */
3054 static struct page *
3055 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3056                                                 const struct alloc_context *ac)
3057 {
3058         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3059         struct zone *zone;
3060         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3061
3062         /*
3063          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3064          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3065          */
3066         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3067                                                                 ac->nodemask) {
3068                 struct page *page;
3069                 unsigned long mark;
3070
3071                 if (cpusets_enabled() &&
3072                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3073                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3074                                 continue;
3075                 /*
3076                  * When allocating a page cache page for writing, we
3077                  * want to get it from a node that is within its dirty
3078                  * limit, such that no single node holds more than its
3079                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3080                  * The dirty limits take into account the node's
3081                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3082                  * should be able to balance it without having to
3083                  * write pages from its LRU list.
3084                  *
3085                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3086                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3087                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3088                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3089                  * nodes are together not big enough to reach the
3090                  * global limit.  The proper fix for these situations
3091                  * will require awareness of nodes in the
3092                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3093                  */
3094                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3095                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3096                                 continue;
3097
3098                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3099                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3100                                 continue;
3101                         }
3102                 }
3103
3104                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3105                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3106                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3107                         int ret;
3108
3109                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3110                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3111                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3112                                 goto try_this_zone;
3113
3114                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3115                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3116                                 continue;
3117
3118                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3119                         switch (ret) {
3120                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3121                                 /* did not scan */
3122                                 continue;
3123                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3124                                 /* scanned but unreclaimable */
3125                                 continue;
3126                         default:
3127                                 /* did we reclaim enough */
3128                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3129                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3130                                         goto try_this_zone;
3131
3132                                 continue;
3133                         }
3134                 }
3135
3136 try_this_zone:
3137                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3138                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3139                 if (page) {
3140                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3141
3142                         /*
3143                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3144                          * if the pageblock should be reserved for the future
3145                          */
3146                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3147                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3148
3149                         return page;
3150                 }
3151         }
3152
3153         return NULL;
3154 }
3155
3156 /*
3157  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3158  * meminfo in irq context.
3159  */
3160 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3161 {
3162         bool ret = false;
3163
3164 #if NODES_SHIFT > 8
3165         ret = in_interrupt();
3166 #endif
3167         return ret;
3168 }
3169
3170 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3171 {
3172         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3173         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3174
3175         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3176                 return;
3177
3178         /*
3179          * This documents exceptions given to allocations in certain
3180          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3181          * of allowed nodes.
3182          */
3183         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3184                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3185                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3186                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3187         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3188                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3189
3190         show_mem(filter, nodemask);
3191 }
3192
3193 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3194 {
3195         struct va_format vaf;
3196         va_list args;
3197         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3198                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3199
3200         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3201                 return;
3202
3203         pr_warn("%s: ", current->comm);
3204
3205         va_start(args, fmt);
3206         vaf.fmt = fmt;
3207         vaf.va = &args;
3208         pr_cont("%pV", &vaf);
3209         va_end(args);
3210
3211         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3212         if (nodemask)
3213                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3214         else
3215                 pr_cont("(null)\n");
3216
3217         cpuset_print_current_mems_allowed();
3218
3219         dump_stack();
3220         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3221 }
3222
3223 static inline struct page *
3224 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3225                               unsigned int alloc_flags,
3226                               const struct alloc_context *ac)
3227 {
3228         struct page *page;
3229
3230         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3231                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3232         /*
3233          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3234          * are depleted
3235          */
3236         if (!page)
3237                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3238                                 alloc_flags, ac);
3239
3240         return page;
3241 }
3242
3243 static inline struct page *
3244 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3245         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3246 {
3247         struct oom_control oc = {
3248                 .zonelist = ac->zonelist,
3249                 .nodemask = ac->nodemask,
3250                 .memcg = NULL,
3251                 .gfp_mask = gfp_mask,
3252                 .order = order,
3253         };
3254         struct page *page;
3255
3256         *did_some_progress = 0;
3257
3258         /*
3259          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3260          * making progress for us.
3261          */
3262         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3263                 *did_some_progress = 1;
3264                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3265                 return NULL;
3266         }
3267
3268         /*
3269          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3270          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3271          * we're still under heavy pressure.
3272          */
3273         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3274                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3275         if (page)
3276                 goto out;
3277
3278         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3279         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3280                 goto out;
3281         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3282         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3283                 goto out;
3284         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3285         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3286                 goto out;
3287         if (pm_suspended_storage())
3288                 goto out;
3289         /*
3290          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3291          * other request to make a forward progress.
3292          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3293          * do much for this context but let's try it to at least get
3294          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3295          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3296          * failures more gracefully we should just bail out here.
3297          */
3298
3299         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3300         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3301                 goto out;
3302
3303         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3304         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3305                 *did_some_progress = 1;
3306
3307                 /*
3308                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3309                  * reserves
3310                  */
3311                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3312                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3313                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3314         }
3315 out:
3316         mutex_unlock(&oom_lock);
3317         return page;
3318 }
3319
3320 /*
3321  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3322  * killer is consider as the only way to move forward.
3323  */
3324 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3325
3326 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3327 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3328 static struct page *
3329 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3330                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3331                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3332 {
3333         struct page *page;
3334         unsigned int noreclaim_flag;
3335
3336         if (!order)
3337                 return NULL;
3338
3339         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3340         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3341                                                                         prio);
3342         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3343
3344         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3345                 return NULL;
3346
3347         /*
3348          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3349          * count a compaction stall
3350          */
3351         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3352
3353         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3354
3355         if (page) {
3356                 struct zone *zone = page_zone(page);
3357
3358                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3359                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3360                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3361                 return page;
3362         }
3363
3364         /*
3365          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3366          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3367          */
3368         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3369
3370         cond_resched();
3371
3372         return NULL;
3373 }
3374
3375 static inline bool
3376 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3377                      enum compact_result compact_result,
3378                      enum compact_priority *compact_priority,
3379                      int *compaction_retries)
3380 {
3381         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3382         int min_priority;
3383         bool ret = false;
3384         int retries = *compaction_retries;
3385         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3386
3387         if (!order)
3388                 return false;
3389
3390         if (compaction_made_progress(compact_result))
3391                 (*compaction_retries)++;
3392
3393         /*
3394          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3395          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3396          * failure could be caused by insufficient priority
3397          */
3398         if (compaction_failed(compact_result))
3399                 goto check_priority;
3400
3401         /*
3402          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3403          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3404          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3405          * compaction.
3406          */
3407         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3408                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3409                 goto out;
3410         }
3411
3412         /*
3413          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3414          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3415          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3416          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3417          * would need much more detailed feedback from compaction to
3418          * make a better decision.
3419          */
3420         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3421                 max_retries /= 4;
3422         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3423                 ret = true;
3424                 goto out;
3425         }
3426
3427         /*
3428          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3429          * all retries or failed at the lower priorities.
3430          */
3431 check_priority:
3432         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3433                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3434
3435         if (*compact_priority > min_priority) {
3436                 (*compact_priority)--;
3437                 *compaction_retries = 0;
3438                 ret = true;
3439         }
3440 out:
3441         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3442         return ret;
3443 }
3444 #else
3445 static inline struct page *
3446 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3447                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3448                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3449 {
3450         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3451         return NULL;
3452 }
3453
3454 static inline bool
3455 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3456                      enum compact_result compact_result,
3457                      enum compact_priority *compact_priority,
3458                      int *compaction_retries)
3459 {
3460         struct zone *zone;
3461         struct zoneref *z;
3462
3463         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3464                 return false;
3465
3466         /*
3467          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3468          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3469          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3470          * watermarks are OK.
3471          */
3472         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3473                                         ac->nodemask) {
3474                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3475                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3476                         return true;
3477         }
3478         return false;
3479 }
3480 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3481
3482 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3483 static int
3484 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3485                                         const struct alloc_context *ac)
3486 {
3487         struct reclaim_state reclaim_state;
3488         int progress;
3489         unsigned int noreclaim_flag;
3490
3491         cond_resched();
3492
3493         /* We now go into synchronous reclaim */
3494         cpuset_memory_pressure_bump();
3495         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3496         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3497         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3498         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3499
3500         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3501                                                                 ac->nodemask);
3502
3503         current->reclaim_state = NULL;
3504         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3505         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3506
3507         cond_resched();
3508
3509         return progress;
3510 }
3511
3512 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3513 static inline struct page *
3514 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3515                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3516                 unsigned long *did_some_progress)
3517 {
3518         struct page *page = NULL;
3519         bool drained = false;
3520
3521         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3522         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3523                 return NULL;
3524
3525 retry:
3526         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3527
3528         /*
3529          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3530          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3531          * Shrink them them and try again
3532          */
3533         if (!page && !drained) {
3534                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3535                 drain_all_pages(NULL);
3536                 drained = true;
3537                 goto retry;
3538         }
3539
3540         return page;
3541 }
3542
3543 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3544 {
3545         struct zoneref *z;
3546         struct zone *zone;
3547         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3548
3549         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3550                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3551                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3552                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3553                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3554         }
3555 }
3556
3557 static inline unsigned int
3558 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3559 {
3560         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3561
3562         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3563         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3564
3565         /*
3566          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3567          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3568          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3569          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3570          */
3571         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3572
3573         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3574                 /*
3575                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3576                  * if it can't schedule.
3577                  */
3578                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3579                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3580                 /*
3581                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3582                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3583                  */
3584                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3585         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3586                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3587
3588 #ifdef CONFIG_CMA
3589         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3590                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3591 #endif
3592         return alloc_flags;
3593 }
3594
3595 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3596 {
3597         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3598                 return false;
3599
3600         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3601                 return true;
3602         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3603                 return true;
3604         if (!in_interrupt() &&
3605                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3606                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3607                 return true;
3608
3609         return false;
3610 }
3611
3612 /*
3613  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3614  * for the given allocation request.
3615  *
3616  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3617  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3618  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3619  *
3620  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3621  */
3622 static inline bool
3623 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3624                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3625                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3626 {
3627         struct zone *zone;
3628         struct zoneref *z;
3629
3630         /*
3631          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3632          * their order will become available due to high fragmentation so
3633          * always increment the no progress counter for them
3634          */
3635         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3636                 *no_progress_loops = 0;
3637         else
3638                 (*no_progress_loops)++;
3639
3640         /*
3641          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3642          * several times in the row.
3643          */
3644         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3645                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3646                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3647         }
3648
3649         /*
3650          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3651          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3652          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3653          * screwed and have to go OOM.
3654          */
3655         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3656                                         ac->nodemask) {
3657                 unsigned long available;
3658                 unsigned long reclaimable;
3659                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3660                 bool wmark;
3661
3662                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3663                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3664
3665                 /*
3666                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3667                  * reclaimable pages?
3668                  */
3669                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3670                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3671                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3672                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3673                 if (wmark) {
3674                         /*
3675                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3676                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3677                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3678                          * prevent from pre mature OOM
3679                          */
3680                         if (!did_some_progress) {
3681                                 unsigned long write_pending;
3682
3683                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3684                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3685
3686                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3687                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3688                                         return true;
3689                                 }
3690                         }
3691
3692                         /*
3693                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3694                          * context and the current implementation of the WQ
3695                          * concurrency control doesn't recognize that
3696                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3697                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3698                          * do a short sleep here rather than calling
3699                          * cond_resched().
3700                          */
3701                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3702                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3703                         else
3704                                 cond_resched();
3705
3706                         return true;
3707                 }
3708         }
3709
3710         return false;
3711 }
3712
3713 static inline bool
3714 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3715 {
3716         /*
3717          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3718          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3719          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3720          * such a way the check therein was true, and then it became false
3721          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3722          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3723          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3724          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3725          * caller can deal with a violated nodemask.
3726          */
3727         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3728                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3729                 ac->nodemask = NULL;
3730                 return true;
3731         }
3732
3733         /*
3734          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3735          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3736          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3737          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3738          * retry.
3739          */
3740         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3741                 return true;
3742
3743         return false;
3744 }
3745
3746 static inline struct page *
3747 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3748                                                 struct alloc_context *ac)
3749 {
3750         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3751         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3752         struct page *page = NULL;
3753         unsigned int alloc_flags;
3754         unsigned long did_some_progress;
3755         enum compact_priority compact_priority;
3756         enum compact_result compact_result;
3757         int compaction_retries;
3758         int no_progress_loops;
3759         unsigned long alloc_start = jiffies;
3760         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3761         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3762
3763         /*
3764          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3765          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3766          * be using allocators in order of preference for an area that is
3767          * too large.
3768          */
3769         if (order >= MAX_ORDER) {
3770                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3771                 return NULL;
3772         }
3773
3774         /*
3775          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3776          * callers that are not in atomic context.
3777          */
3778         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3779                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3780                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3781
3782 retry_cpuset:
3783         compaction_retries = 0;
3784         no_progress_loops = 0;
3785         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3786         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3787
3788         /*
3789          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3790          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3791          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3792          */
3793         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3794
3795         /*
3796          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3797          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3798          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3799          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3800          */
3801         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3802                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3803         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3804                 goto nopage;
3805
3806         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3807                 wake_all_kswapds(order, ac);
3808
3809         /*
3810          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3811          * that first
3812          */
3813         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3814         if (page)
3815                 goto got_pg;
3816
3817         /*
3818          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3819          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3820          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3821          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3822          * same migratetype.
3823          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3824          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3825          */
3826         if (can_direct_reclaim &&
3827                         (costly_order ||
3828                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3829                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3830                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3831                                                 alloc_flags, ac,
3832                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3833                                                 &compact_result);
3834                 if (page)
3835                         goto got_pg;
3836
3837                 /*
3838                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3839                  * includes THP page fault allocations
3840                  */
3841                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3842                         /*
3843                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3844                          * it is because sync compaction recently failed. If
3845                          * this is the case and the caller requested a THP
3846                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3847                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3848                          * direct reclaim.
3849                          */
3850                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3851                                 goto nopage;
3852
3853                         /*
3854                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3855                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3856                          * using async compaction.
3857                          */
3858                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3859                 }
3860         }
3861
3862 retry:
3863         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3864         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3865                 wake_all_kswapds(order, ac);
3866
3867         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3868                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3869
3870         /*
3871          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3872          * These allocations are high priority and system rather than user
3873          * orientated.
3874          */
3875         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3876                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3877                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3878                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3879         }
3880
3881         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3882         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3883         if (page)
3884                 goto got_pg;
3885
3886         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3887         if (!can_direct_reclaim)
3888                 goto nopage;
3889
3890         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3891         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3892                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3893                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3894                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3895                 stall_timeout += 10 * HZ;
3896         }
3897
3898         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3899         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3900                 goto nopage;
3901
3902         /* Try direct reclaim and then allocating */
3903         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3904                                                         &did_some_progress);
3905         if (page)
3906                 goto got_pg;
3907
3908         /* Try direct compaction and then allocating */
3909         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3910                                         compact_priority, &compact_result);
3911         if (page)
3912                 goto got_pg;
3913
3914         /* Do not loop if specifically requested */
3915         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3916                 goto nopage;
3917
3918         /*
3919          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3920          * __GFP_REPEAT
3921          */
3922         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3923                 goto nopage;
3924
3925         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3926                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3927                 goto retry;
3928
3929         /*
3930          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3931          * reclaim is not able to make any progress because the current
3932          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3933          * of free memory (see __compaction_suitable)
3934          */
3935         if (did_some_progress > 0 &&
3936                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3937                                 compact_result, &compact_priority,
3938                                 &compaction_retries))
3939                 goto retry;
3940
3941
3942         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
3943         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3944                 goto retry_cpuset;
3945
3946         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3947         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3948         if (page)
3949                 goto got_pg;
3950
3951         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3952         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
3953             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
3954              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
3955                 goto nopage;
3956
3957         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3958         if (did_some_progress) {
3959                 no_progress_loops = 0;
3960                 goto retry;
3961         }
3962
3963 nopage:
3964         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
3965         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3966                 goto retry_cpuset;
3967
3968         /*
3969          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
3970          * we always retry
3971          */
3972         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3973                 /*
3974                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3975                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
3976                  */
3977                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
3978                         goto fail;
3979
3980                 /*
3981                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
3982                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3983                  * for somebody to do a work for us
3984                  */
3985                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
3986
3987                 /*
3988                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
3989                  * are not prepared for much so let's warn about these users
3990                  * so that we can identify them and convert them to something
3991                  * else.
3992                  */
3993                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3994
3995                 /*
3996                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3997                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
3998                  * could deplete whole memory reserves which would just make
3999                  * the situation worse
4000                  */
4001                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4002                 if (page)
4003                         goto got_pg;
4004
4005                 cond_resched();
4006                 goto retry;
4007         }
4008 fail:
4009         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4010                         "page allocation failure: order:%u", order);
4011 got_pg:
4012         return page;
4013 }
4014
4015 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4016                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4017                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4018                 unsigned int *alloc_flags)
4019 {
4020         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4021         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4022         ac->nodemask = nodemask;
4023         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4024
4025         if (cpusets_enabled()) {
4026                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4027                 if (!ac->nodemask)
4028                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4029                 else
4030                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4031         }
4032
4033         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
4034
4035         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4036
4037         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4038                 return false;
4039
4040         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4041                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4042
4043         return true;
4044 }
4045
4046 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4047 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4048                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4049 {
4050         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4051         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4052
4053         /*
4054          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4055          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4056          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4057          */
4058         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4059                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4060 }
4061
4062 /*
4063  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4064  */
4065 struct page *
4066 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4067                                                         nodemask_t *nodemask)
4068 {
4069         struct page *page;
4070         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4071         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4072         struct alloc_context ac = { };
4073
4074         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4075         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4076                 return NULL;
4077
4078         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4079
4080         /* First allocation attempt */
4081         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4082         if (likely(page))
4083                 goto out;
4084
4085         /*
4086          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4087          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4088          * from a particular context which has been marked by
4089          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4090          */
4091         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4092         ac.spread_dirty_pages = false;
4093
4094         /*
4095          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4096          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4097          */
4098         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4099                 ac.nodemask = nodemask;
4100
4101         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4102
4103 out:
4104         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4105             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4106                 __free_pages(page, order);
4107                 page = NULL;
4108         }
4109
4110         if (kmemcheck_enabled && page)
4111                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4112
4113         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4114
4115         return page;
4116 }
4117 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4118
4119 /*
4120  * Common helper functions.
4121  */
4122 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4123 {
4124         struct page *page;
4125
4126         /*
4127          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4128          * a highmem page
4129          */
4130         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4131
4132         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4133         if (!page)
4134                 return 0;
4135         return (unsigned long) page_address(page);
4136 }
4137 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4138
4139 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4140 {
4141         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4142 }
4143 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4144
4145 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4146 {
4147         if (put_page_testzero(page)) {
4148                 if (order == 0)
4149                         free_hot_cold_page(page, false);
4150                 else
4151                         __free_pages_ok(page, order);
4152         }
4153 }
4154
4155 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4156
4157 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4158 {
4159         if (addr != 0) {
4160                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4161                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4162         }
4163 }
4164
4165 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4166
4167 /*
4168  * Page Fragment:
4169  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4170  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4171  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4172  *
4173  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4174  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4175  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4176  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4177  */
4178 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4179                                              gfp_t gfp_mask)
4180 {
4181         struct page *page = NULL;
4182         gfp_t gfp = gfp_mask;
4183
4184 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4185         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4186                     __GFP_NOMEMALLOC;
4187         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4188                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4189         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4190 #endif
4191         if (unlikely(!page))
4192                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4193
4194         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4195
4196         return page;
4197 }
4198
4199 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4200 {
4201         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4202
4203         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4204                 unsigned int order = compound_order(page);
4205
4206                 if (order == 0)
4207                         free_hot_cold_page(page, false);
4208                 else
4209                         __free_pages_ok(page, order);
4210         }
4211 }
4212 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4213
4214 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4215                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4216 {
4217         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4218         struct page *page;
4219         int offset;
4220
4221         if (unlikely(!nc->va)) {
4222 refill:
4223                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4224                 if (!page)
4225                         return NULL;
4226
4227 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4228                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4229                 size = nc->size;
4230 #endif
4231                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4232                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4233                  */
4234                 page_ref_add(page, size - 1);
4235
4236                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4237                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4238                 nc->pagecnt_bias = size;
4239                 nc->offset = size;
4240         }
4241
4242         offset = nc->offset - fragsz;
4243         if (unlikely(offset < 0)) {
4244                 page = virt_to_page(nc->va);
4245
4246                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4247                         goto refill;
4248
4249 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4250                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4251                 size = nc->size;
4252 #endif
4253                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4254                 set_page_count(page, size);
4255
4256                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4257                 nc->pagecnt_bias = size;
4258                 offset = size - fragsz;
4259         }
4260
4261         nc->pagecnt_bias--;
4262         nc->offset = offset;
4263
4264         return nc->va + offset;
4265 }
4266 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4267
4268 /*
4269  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4270  */
4271 void page_frag_free(void *addr)
4272 {
4273         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4274
4275         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4276                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4277 }
4278 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4279
4280 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4281                 size_t size)
4282 {
4283         if (addr) {
4284                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4285                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4286
4287                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4288                 while (used < alloc_end) {
4289                         free_page(used);
4290                         used += PAGE_SIZE;
4291                 }
4292         }
4293         return (void *)addr;
4294 }
4295
4296 /**
4297  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4298  * @size: the number of bytes to allocate
4299  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4300  *
4301  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4302  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4303  * allocate memory in power-of-two pages.
4304  *
4305  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4306  *
4307  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4308  */
4309 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4310 {
4311         unsigned int order = get_order(size);
4312         unsigned long addr;
4313
4314         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4315         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4316 }
4317 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4318
4319 /**
4320  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4321  *                         pages on a node.
4322  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4323  * @size: the number of bytes to allocate
4324  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4325  *
4326  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4327  * back.
4328  */
4329 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4330 {
4331         unsigned int order = get_order(size);
4332         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4333         if (!p)
4334                 return NULL;
4335         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4336 }
4337
4338 /**
4339  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4340  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4341  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4342  *
4343  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4344  */
4345 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4346 {
4347         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4348         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4349
4350         while (addr < end) {
4351                 free_page(addr);
4352                 addr += PAGE_SIZE;
4353         }
4354 }
4355 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4356
4357 /**
4358  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4359  * @offset: The zone index of the highest zone
4360  *
4361  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4362  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4363  * zone, the number of pages is calculated as:
4364  *
4365  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4366  */
4367 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4368 {
4369         struct zoneref *z;
4370         struct zone *zone;
4371
4372         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4373         unsigned long sum = 0;
4374
4375         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4376
4377         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4378                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4379                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4380                 if (size > high)
4381                         sum += size - high;
4382         }
4383
4384         return sum;
4385 }
4386
4387 /**
4388  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4389  *
4390  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4391  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4392  */
4393 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4394 {
4395         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4396 }
4397 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4398
4399 /**
4400  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4401  *
4402  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4403  * high watermark within all zones.
4404  */
4405 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4406 {
4407         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4408 }
4409
4410 static inline void show_node(struct zone *zone)
4411 {
4412         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4413                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4414 }
4415
4416 long si_mem_available(void)
4417 {
4418         long available;
4419         unsigned long pagecache;
4420         unsigned long wmark_low = 0;
4421         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4422         struct zone *zone;
4423         int lru;
4424
4425         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4426                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4427
4428         for_each_zone(zone)
4429                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4430
4431         /*
4432          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4433          * without causing swapping.
4434          */
4435         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4436
4437         /*
4438          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4439          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4440          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4441          */
4442         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4443         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4444         available += pagecache;
4445
4446         /*
4447          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4448          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4449          */
4450         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4451                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4452
4453         if (available < 0)
4454                 available = 0;
4455         return available;
4456 }
4457 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4458
4459 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4460 {
4461         val->totalram = totalram_pages;
4462         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4463         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4464         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4465         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4466         val->freehigh = nr_free_highpages();
4467         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4468 }
4469
4470 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4471
4472 #ifdef CONFIG_NUMA
4473 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4474 {
4475         int zone_type;          /* needs to be signed */
4476         unsigned long managed_pages = 0;
4477         unsigned long managed_highpages = 0;
4478         unsigned long free_highpages = 0;
4479         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4480
4481         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4482                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4483         val->totalram = managed_pages;
4484         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4485         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4486 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4487         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4488                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4489
4490                 if (is_highmem(zone)) {
4491                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4492                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4493                 }
4494         }
4495         val->totalhigh = managed_highpages;
4496         val->freehigh = free_highpages;
4497 #else
4498         val->totalhigh = managed_highpages;
4499         val->freehigh = free_highpages;
4500 #endif
4501         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4502 }
4503 #endif
4504
4505 /*
4506  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4507  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4508  */
4509 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4510 {
4511         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4512                 return false;
4513
4514         /*
4515          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4516          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4517          * have to be precise here.
4518          */
4519         if (!nodemask)
4520                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4521
4522         return !node_isset(nid, *nodemask);
4523 }
4524
4525 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4526
4527 static void show_migration_types(unsigned char type)
4528 {
4529         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4530                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4531                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4532                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4533                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4534 #ifdef CONFIG_CMA
4535                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4536 #endif
4537 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4538                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4539 #endif
4540         };
4541         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4542         char *p = tmp;
4543         int i;
4544
4545         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4546                 if (type & (1 << i))
4547                         *p++ = types[i];
4548         }
4549
4550         *p = '\0';
4551         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4552 }
4553
4554 /*
4555  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4556  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4557  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4558  *
4559  * Bits in @filter:
4560  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4561  *   cpuset.
4562  */
4563 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4564 {
4565         unsigned long free_pcp = 0;
4566         int cpu;
4567         struct zone *zone;
4568         pg_data_t *pgdat;
4569
4570         for_each_populated_zone(zone) {
4571                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4572                         continue;
4573
4574                 for_each_online_cpu(cpu)
4575                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4576         }
4577
4578         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4579                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4580                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4581                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4582                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4583                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4584                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4585                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4586                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4587                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4588                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4589                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4590                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4591                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4592                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4593                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4594                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4595                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4596                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4597                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4598                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4599                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4600                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4601                 free_pcp,
4602                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4603
4604         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4605                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4606                         continue;
4607
4608                 printk("Node %d"
4609                         " active_anon:%lukB"
4610                         " inactive_anon:%lukB"
4611                         " active_file:%lukB"
4612                         " inactive_file:%lukB"
4613                         " unevictable:%lukB"
4614                         " isolated(anon):%lukB"
4615                         " isolated(file):%lukB"
4616                         " mapped:%lukB"
4617                         " dirty:%lukB"
4618                         " writeback:%lukB"
4619                         " shmem:%lukB"
4620 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4621                         " shmem_thp: %lukB"
4622                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4623                         " anon_thp: %lukB"
4624 #endif
4625                         " writeback_tmp:%lukB"
4626                         " unstable:%lukB"
4627                         " all_unreclaimable? %s"
4628                         "\n",
4629                         pgdat->node_id,
4630                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4631                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4632                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4633                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4634                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4635                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4636                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4637                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4638                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4639                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4640                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4641 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4642                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4643                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4644                                         * HPAGE_PMD_NR),
4645                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4646 #endif
4647                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4648                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4649                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4650                                 "yes" : "no");
4651         }
4652
4653         for_each_populated_zone(zone) {
4654                 int i;
4655
4656                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4657                         continue;
4658
4659                 free_pcp = 0;
4660                 for_each_online_cpu(cpu)
4661                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4662
4663                 show_node(zone);
4664                 printk(KERN_CONT
4665                         "%s"
4666                         " free:%lukB"
4667                         " min:%lukB"
4668                         " low:%lukB"
4669                         " high:%lukB"
4670                         " active_anon:%lukB"
4671                         " inactive_anon:%lukB"
4672                         " active_file:%lukB"
4673                         " inactive_file:%lukB"
4674                         " unevictable:%lukB"
4675                         " writepending:%lukB"
4676                         " present:%lukB"
4677                         " managed:%lukB"
4678                         " mlocked:%lukB"
4679                         " kernel_stack:%lukB"
4680                         " pagetables:%lukB"
4681                         " bounce:%lukB"
4682                         " free_pcp:%lukB"
4683                         " local_pcp:%ukB"
4684                         " free_cma:%lukB"
4685                         "\n",
4686                         zone->name,
4687                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4688                         K(min_wmark_pages(zone)),
4689                         K(low_wmark_pages(zone)),
4690                         K(high_wmark_pages(zone)),
4691                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4692                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4693                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4694                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4695                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4696                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4697                         K(zone->present_pages),
4698                         K(zone->managed_pages),
4699                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4700                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4701                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4702                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4703                         K(free_pcp),
4704                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4705                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4706                 printk("lowmem_reserve[]:");
4707                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4708                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4709                 printk(KERN_CONT "\n");
4710         }
4711
4712         for_each_populated_zone(zone) {
4713                 unsigned int order;
4714                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4715                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4716
4717                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4718                         continue;
4719                 show_node(zone);
4720                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4721
4722                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4723                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4724                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4725                         int type;
4726
4727                         nr[order] = area->nr_free;
4728                         total += nr[order] << order;
4729
4730                         types[order] = 0;
4731                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4732                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4733                                         types[order] |= 1 << type;
4734                         }
4735                 }
4736                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4737                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4738                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4739                                nr[order], K(1UL) << order);
4740                         if (nr[order])
4741                                 show_migration_types(types[order]);
4742                 }
4743                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4744         }
4745
4746         hugetlb_show_meminfo();
4747
4748         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4749
4750         show_swap_cache_info();
4751 }
4752
4753 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4754 {
4755         zoneref->zone = zone;
4756         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4757 }
4758
4759 /*
4760  * Builds allocation fallback zone lists.
4761  *
4762  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4763  */
4764 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4765                                 int nr_zones)
4766 {
4767         struct zone *zone;
4768         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4769
4770         do {
4771                 zone_type--;
4772                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4773                 if (managed_zone(zone)) {
4774                         zoneref_set_zone(zone,
4775                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4776                         check_highest_zone(zone_type);
4777                 }
4778         } while (zone_type);
4779
4780         return nr_zones;
4781 }
4782
4783
4784 /*
4785  *  zonelist_order:
4786  *  0 = automatic detection of better ordering.
4787  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4788  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4789  *
4790  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4791  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4792  */
4793 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4794 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4795 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4796
4797 /* zonelist order in the kernel.
4798  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4799  */
4800 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4801 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4802
4803
4804 #ifdef CONFIG_NUMA
4805 /* The value user specified ....changed by config */
4806 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4807 /* string for sysctl */
4808 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4809 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4810
4811 /*
4812  * interface for configure zonelist ordering.
4813  * command line option "numa_zonelist_order"
4814  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4815  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4816  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4817  */
4818
4819 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4820 {
4821         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4822                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4823         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4824                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4825         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4826                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4827         } else {
4828                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4829                 return -EINVAL;
4830         }
4831         return 0;
4832 }
4833
4834 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4835 {
4836         int ret;
4837
4838         if (!s)
4839                 return 0;
4840
4841         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4842         if (ret == 0)
4843                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4844
4845         return ret;
4846 }
4847 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4848
4849 /*
4850  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4851  */
4852 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4853                 void __user *buffer, size_t *length,
4854                 loff_t *ppos)
4855 {
4856         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4857         int ret;
4858         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4859
4860         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4861         if (write) {
4862                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4863                         ret = -EINVAL;
4864                         goto out;
4865                 }
4866                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4867         }
4868         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4869         if (ret)
4870                 goto out;
4871         if (write) {
4872                 int oldval = user_zonelist_order;
4873
4874                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4875                 if (ret) {
4876                         /*
4877                          * bogus value.  restore saved string
4878                          */
4879                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4880                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4881                         user_zonelist_order = oldval;
4882                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4883                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4884                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4885                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4886                 }
4887         }
4888 out:
4889         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4890         return ret;
4891 }
4892
4893
4894 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4895 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4896
4897 /**
4898  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4899  * @node: node whose fallback list we're appending
4900  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4901  *
4902  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4903  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4904  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4905  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4906  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4907  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4908  * on them otherwise.
4909  * It returns -1 if no node is found.
4910  */
4911 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4912 {
4913         int n, val;
4914         int min_val = INT_MAX;
4915         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4916         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4917
4918         /* Use the local node if we haven't already */
4919         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4920                 node_set(node, *used_node_mask);
4921                 return node;
4922         }
4923
4924         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4925
4926                 /* Don't want a node to appear more than once */
4927                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4928                         continue;
4929
4930                 /* Use the distance array to find the distance */
4931                 val = node_distance(node, n);
4932
4933                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4934                 val += (n < node);
4935
4936                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4937                 tmp = cpumask_of_node(n);
4938                 if (!cpumask_empty(tmp))
4939                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4940
4941                 /* Slight preference for less loaded node */
4942                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4943                 val += node_load[n];
4944
4945                 if (val < min_val) {
4946                         min_val = val;
4947                         best_node = n;
4948                 }
4949         }
4950
4951         if (best_node >= 0)
4952                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4953
4954         return best_node;
4955 }
4956
4957
4958 /*
4959  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4960  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4961  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4962  */
4963 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4964 {
4965         int j;
4966         struct zonelist *zonelist;
4967
4968         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4969         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4970                 ;
4971         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4972         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4973         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4974 }
4975
4976 /*
4977  * Build gfp_thisnode zonelists
4978  */
4979 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4980 {
4981         int j;
4982         struct zonelist *zonelist;
4983
4984         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4985         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4986         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4987         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4988 }
4989
4990 /*
4991  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4992  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4993  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4994  * may still exist in local DMA zone.
4995  */
4996 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4997
4998 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4999 {
5000         int pos, j, node;
5001         int zone_type;          /* needs to be signed */
5002         struct zone *z;
5003         struct zonelist *zonelist;
5004
5005         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5006         pos = 0;
5007         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
5008                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
5009                         node = node_order[j];
5010                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
5011                         if (managed_zone(z)) {
5012                                 zoneref_set_zone(z,
5013                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
5014                                 check_highest_zone(zone_type);
5015                         }
5016                 }
5017         }
5018         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
5019         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
5020 }
5021
5022 #if defined(CONFIG_64BIT)
5023 /*
5024  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
5025  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
5026  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
5027  */
5028 static int default_zonelist_order(void)
5029 {
5030         return ZONELIST_ORDER_NODE;
5031 }
5032 #else
5033 /*
5034  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
5035  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
5036  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
5037  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
5038  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
5039  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
5040  */
5041 static int default_zonelist_order(void)
5042 {
5043         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
5044 }
5045 #endif /* CONFIG_64BIT */
5046
5047 static void set_zonelist_order(void)
5048 {
5049         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
5050                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
5051         else
5052                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
5053 }
5054
5055 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5056 {
5057         int i, node, load;
5058         nodemask_t used_mask;
5059         int local_node, prev_node;
5060         struct zonelist *zonelist;
5061         unsigned int order = current_zonelist_order;
5062
5063         /* initialize zonelists */
5064         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5065                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5066                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5067                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5068         }
5069
5070         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5071         local_node = pgdat->node_id;
5072         load = nr_online_nodes;
5073         prev_node = local_node;
5074         nodes_clear(used_mask);
5075
5076         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5077         i = 0;
5078
5079         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5080                 /*
5081                  * We don't want to pressure a particular node.
5082                  * So adding penalty to the first node in same
5083                  * distance group to make it round-robin.
5084                  */
5085                 if (node_distance(local_node, node) !=
5086                     node_distance(local_node, prev_node))
5087                         node_load[node] = load;
5088
5089                 prev_node = node;
5090                 load--;
5091                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5092                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5093                 else
5094                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5095         }
5096
5097         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5098                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5099                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5100         }
5101
5102         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5103 }
5104
5105 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5106 /*
5107  * Return node id of node used for "local" allocations.
5108  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5109  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5110  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5111  */
5112 int local_memory_node(int node)
5113 {
5114         struct zoneref *z;
5115
5116         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5117                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5118                                    NULL);
5119         return z->zone->node;
5120 }
5121 #endif
5122
5123 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5124 static void setup_min_slab_ratio(void);
5125 #else   /* CONFIG_NUMA */
5126
5127 static void set_zonelist_order(void)
5128 {
5129         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5130 }
5131
5132 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5133 {
5134         int node, local_node;
5135         enum zone_type j;
5136         struct zonelist *zonelist;
5137
5138         local_node = pgdat->node_id;
5139
5140         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5141         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5142
5143         /*
5144          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5145          * of all the other nodes.
5146          * We don't want to pressure a particular node, so when
5147          * building the zones for node N, we make sure that the
5148          * zones coming right after the local ones are those from
5149          * node N+1 (modulo N)
5150          */
5151         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5152                 if (!node_online(node))
5153                         continue;
5154                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5155         }
5156         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5157                 if (!node_online(node))
5158                         continue;
5159                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5160         }
5161
5162         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5163         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5164 }
5165
5166 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5167
5168 /*
5169  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5170  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5171  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5172  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5173  * with interrupts disabled.
5174  *
5175  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5176  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5177  * hotplugged processors.
5178  *
5179  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5180  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5181  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5182  */
5183 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5184 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5185 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5186 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5187
5188 /*
5189  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5190  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5191  */
5192 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5193
5194 /* return values int ....just for stop_machine() */
5195 static int __build_all_zonelists(void *data)
5196 {
5197         int nid;
5198         int cpu;
5199         pg_data_t *self = data;
5200
5201 #ifdef CONFIG_NUMA
5202         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5203 #endif
5204
5205         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5206                 build_zonelists(self);
5207         }
5208
5209         for_each_online_node(nid) {
5210                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5211
5212                 build_zonelists(pgdat);
5213         }
5214
5215         /*
5216          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5217          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5218          * each zone will be allocated later when the per cpu
5219          * allocator is available.
5220          *
5221          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5222          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5223          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5224          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5225          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5226          * (a chicken-egg dilemma).
5227          */
5228         for_each_possible_cpu(cpu) {
5229                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5230
5231 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5232                 /*
5233                  * We now know the "local memory node" for each node--
5234                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5235                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5236                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5237                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5238                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5239                  */
5240                 if (cpu_online(cpu))
5241                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5242 #endif
5243         }
5244
5245         return 0;
5246 }
5247
5248 static noinline void __init
5249 build_all_zonelists_init(void)
5250 {
5251         __build_all_zonelists(NULL);
5252         mminit_verify_zonelist();
5253         cpuset_init_current_mems_allowed();
5254 }
5255
5256 /*
5257  * Called with zonelists_mutex held always
5258  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5259  *
5260  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5261  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5262  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5263  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5264  */
5265 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5266 {
5267         set_zonelist_order();
5268
5269         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5270                 build_all_zonelists_init();
5271         } else {
5272 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5273                 if (zone)
5274                         setup_zone_pageset(zone);
5275 #endif
5276                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5277                    of zonelist */
5278                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5279                 /* cpuset refresh routine should be here */
5280         }
5281         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5282         /*
5283          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5284          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5285          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5286          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5287          * disabled and enable it later
5288          */
5289         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5290                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5291         else
5292                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5293
5294         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5295                 nr_online_nodes,
5296                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5297                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5298                 vm_total_pages);
5299 #ifdef CONFIG_NUMA
5300         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5301 #endif
5302 }
5303
5304 /*
5305  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5306  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5307  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5308  */
5309 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5310                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5311 {
5312         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5313         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5314         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5315         unsigned long pfn;
5316         unsigned long nr_initialised = 0;
5317 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5318         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5319 #endif
5320
5321         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5322                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5323
5324         /*
5325          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5326          * memory
5327          */
5328         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5329                 start_pfn += altmap->reserve;
5330
5331         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5332                 /*
5333                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5334                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5335                  */
5336                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5337                         goto not_early;
5338
5339                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5340 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5341                         /*
5342                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5343                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5344                          * on our next iteration of the loop.
5345                          */
5346                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5347 #endif
5348                         continue;
5349                 }
5350                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5351                         continue;
5352                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5353                         break;
5354
5355 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5356                 /*
5357                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5358                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5359                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5360                  */
5361                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5362                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5363                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5364                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5365                                                 break;
5366                                 r = tmp;
5367                         }
5368                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5369                             memblock_is_mirror(r)) {
5370                                 /* already initialized as NORMAL */
5371                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5372                                 continue;
5373                         }
5374                 }
5375 #endif
5376
5377 not_early:
5378                 /*
5379                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5380                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5381                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5382                  * the address space during boot when many long-lived
5383                  * kernel allocations are made.
5384                  *
5385                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5386                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5387                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5388                  * pfn out of zone.
5389                  */
5390                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5391                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5392
5393                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5394                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5395                 } else {
5396                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5397                 }
5398         }
5399 }
5400
5401 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5402 {
5403         unsigned int order, t;
5404         for_each_migratetype_order(order, t) {
5405                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5406                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5407         }
5408 }
5409
5410 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5411 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5412         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5413 #endif
5414
5415 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5416 {
5417 #ifdef CONFIG_MMU
5418         int batch;
5419
5420         /*
5421          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5422          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5423          *
5424          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5425          */
5426         batch = zone->managed_pages / 1024;
5427         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5428                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5429         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5430         if (batch < 1)
5431                 batch = 1;
5432
5433         /*
5434          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5435          * of 2 value was found to be more likely to have
5436          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5437          *
5438          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5439          * batches of pages, one task can end up with a lot
5440          * of pages of one half of the possible page colors
5441          * and the other with pages of the other colors.
5442          */
5443         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5444
5445         return batch;
5446
5447 #else
5448         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5449          * conditions.
5450          *
5451          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5452          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5453          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5454          *
5455          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5456          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5457          * can be a significant delay between the individual batches being
5458          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5459          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5460          */
5461         return 0;
5462 #endif
5463 }
5464
5465 /*
5466  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5467  * ->batch must never be higher then ->high.
5468  * The following function updates them in a safe manner without read side
5469  * locking.
5470  *
5471  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5472  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5473  *
5474  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5475  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5476  * exist).
5477  */
5478 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5479                 unsigned long batch)
5480 {
5481        /* start with a fail safe value for batch */
5482         pcp->batch = 1;
5483         smp_wmb();
5484
5485        /* Update high, then batch, in order */
5486         pcp->high = high;
5487         smp_wmb();
5488
5489         pcp->batch = batch;
5490 }
5491
5492 /* a companion to pageset_set_high() */
5493 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5494 {
5495         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5496 }
5497
5498 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5499 {
5500         struct per_cpu_pages *pcp;
5501         int migratetype;
5502
5503         memset(p, 0, sizeof(*p));
5504
5505         pcp = &p->pcp;
5506         pcp->count = 0;
5507         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5508                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5509 }
5510
5511 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5512 {
5513         pageset_init(p);
5514         pageset_set_batch(p, batch);
5515 }
5516
5517 /*
5518  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5519  * to the value high for the pageset p.
5520  */
5521 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5522                                 unsigned long high)
5523 {
5524         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5525         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5526                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5527
5528         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5529 }
5530
5531 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5532                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5533 {
5534         if (percpu_pagelist_fraction)
5535                 pageset_set_high(pcp,
5536                         (zone->managed_pages /
5537                                 percpu_pagelist_fraction));
5538         else
5539                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5540 }
5541
5542 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5543 {
5544         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5545
5546         pageset_init(pcp);
5547         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5548 }
5549
5550 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5551 {
5552         int cpu;
5553         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5554         for_each_possible_cpu(cpu)
5555                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5556 }
5557
5558 /*
5559  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5560  * Before this call only boot pagesets were available.
5561  */
5562 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5563 {
5564         struct pglist_data *pgdat;
5565         struct zone *zone;
5566
5567         for_each_populated_zone(zone)
5568                 setup_zone_pageset(zone);
5569
5570         for_each_online_pgdat(pgdat)
5571                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5572                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5573 }
5574
5575 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5576 {
5577         /*
5578          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5579          * relies on the ability of the linker to provide the
5580          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5581          */
5582         zone->pageset = &boot_pageset;
5583
5584         if (populated_zone(zone))
5585                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5586                         zone->name, zone->present_pages,
5587                                          zone_batchsize(zone));
5588 }
5589
5590 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5591                                         unsigned long zone_start_pfn,
5592                                         unsigned long size)
5593 {
5594         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5595
5596         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5597
5598         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5599
5600         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5601                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5602                         pgdat->node_id,
5603                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5604                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5605
5606         zone_init_free_lists(zone);
5607         zone->initialized = 1;
5608 }
5609
5610 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5611 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5612
5613 /*
5614  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5615  */
5616 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5617                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5618 {
5619         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5620         int nid;
5621
5622         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5623                 return state->last_nid;
5624
5625         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5626         if (nid != -1) {
5627                 state->last_start = start_pfn;
5628                 state->last_end = end_pfn;
5629                 state->last_nid = nid;
5630         }
5631
5632         return nid;
5633 }
5634 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5635
5636 /**
5637  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5638  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5639  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5640  *
5641  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5642  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5643  * memblock_free_early_nid() manually.
5644  */
5645 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5646 {
5647         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5648         int i, this_nid;
5649
5650         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5651                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5652                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5653
5654                 if (start_pfn < end_pfn)
5655                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5656                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5657                                         this_nid);
5658         }
5659 }
5660
5661 /**
5662  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5663  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5664  *
5665  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5666  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5667  */
5668 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5669 {
5670         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5671         int i, this_nid;
5672
5673         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5674                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5675 }
5676
5677 /**
5678  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5679  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5680  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5681  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5682  *
5683  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5684  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5685  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5686  * PFNs will be 0.
5687  */
5688 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5689                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5690 {
5691         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5692         int i;
5693
5694         *start_pfn = -1UL;
5695         *end_pfn = 0;
5696
5697         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5698                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5699                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5700         }
5701
5702         if (*start_pfn == -1UL)
5703                 *start_pfn = 0;
5704 }
5705
5706 /*
5707  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5708  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5709  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5710  */
5711 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5712 {
5713         int zone_index;
5714         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5715                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5716                         continue;
5717
5718                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5719                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5720                         break;
5721         }
5722
5723         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5724         movable_zone = zone_index;
5725 }
5726
5727 /*
5728  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5729  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5730  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5731  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5732  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5733  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5734  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5735  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5736  */
5737 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5738                                         unsigned long zone_type,
5739                                         unsigned long node_start_pfn,
5740                                         unsigned long node_end_pfn,
5741                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5742                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5743 {
5744         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5745         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5746                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5747                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5748                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5749                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5750                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5751
5752                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5753                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5754                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5755                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5756                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5757
5758                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5759                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5760                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5761         }
5762 }
5763
5764 /*
5765  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5766  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5767  */
5768 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5769                                         unsigned long zone_type,
5770                                         unsigned long node_start_pfn,
5771                                         unsigned long node_end_pfn,
5772                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5773                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5774                                         unsigned long *ignored)
5775 {
5776         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5777         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5778                 return 0;
5779
5780         /* Get the start and end of the zone */
5781         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5782         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5783         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5784                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5785                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5786
5787         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5788         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5789                 return 0;
5790
5791         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5792         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5793         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5794
5795         /* Return the spanned pages */
5796         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5797 }
5798
5799 /*
5800  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5801  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5802  */
5803 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5804                                 unsigned long range_start_pfn,
5805                                 unsigned long range_end_pfn)
5806 {
5807         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5808         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5809         int i;
5810
5811         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5812                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5813                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5814                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5815         }
5816         return nr_absent;
5817 }
5818
5819 /**
5820  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5821  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5822  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5823  *
5824  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5825  */
5826 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5827                                                         unsigned long end_pfn)
5828 {
5829         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5830 }
5831
5832 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5833 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5834                                         unsigned long zone_type,
5835                                         unsigned long node_start_pfn,
5836                                         unsigned long node_end_pfn,
5837                                         unsigned long *ignored)
5838 {
5839         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5840         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5841         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5842         unsigned long nr_absent;
5843
5844         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5845         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5846                 return 0;
5847
5848         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5849         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5850
5851         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5852                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5853                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5854         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5855
5856         /*
5857          * ZONE_MOVABLE handling.
5858          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5859          * and vice versa.
5860          */
5861         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5862                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5863                 struct memblock_region *r;
5864
5865                 for_each_memblock(memory, r) {
5866                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5867                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5868                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5869                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5870
5871                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5872                             memblock_is_mirror(r))
5873                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5874
5875                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5876                             !memblock_is_mirror(r))
5877                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5878                 }
5879         }
5880
5881         return nr_absent;
5882 }
5883
5884 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5885 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5886                                         unsigned long zone_type,
5887                                         unsigned long node_start_pfn,
5888                                         unsigned long node_end_pfn,
5889                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5890                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5891                                         unsigned long *zones_size)
5892 {
5893         unsigned int zone;
5894
5895         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5896         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5897                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5898
5899         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5900
5901         return zones_size[zone_type];
5902 }
5903
5904 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5905                                                 unsigned long zone_type,
5906                                                 unsigned long node_start_pfn,
5907                                                 unsigned long node_end_pfn,
5908                                                 unsigned long *zholes_size)
5909 {
5910         if (!zholes_size)
5911                 return 0;
5912
5913         return zholes_size[zone_type];
5914 }
5915
5916 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5917
5918 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5919                                                 unsigned long node_start_pfn,
5920                                                 unsigned long node_end_pfn,
5921                                                 unsigned long *zones_size,
5922                                                 unsigned long *zholes_size)
5923 {
5924         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5925         enum zone_type i;
5926
5927         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5928                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5929                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5930                 unsigned long size, real_size;
5931
5932                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5933                                                   node_start_pfn,
5934                                                   node_end_pfn,
5935                                                   &zone_start_pfn,
5936                                                   &zone_end_pfn,
5937                                                   zones_size);
5938                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5939                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5940                                                   zholes_size);
5941                 if (size)
5942                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5943                 else
5944                         zone->zone_start_pfn = 0;
5945                 zone->spanned_pages = size;
5946                 zone->present_pages = real_size;
5947
5948                 totalpages += size;
5949                 realtotalpages += real_size;
5950         }
5951
5952         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5953         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5954         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5955                                                         realtotalpages);
5956 }
5957
5958 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5959 /*
5960  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5961  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5962  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5963  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5964  * bytes.
5965  */
5966 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5967 {
5968         unsigned long usemapsize;
5969
5970         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5971         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5972         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5973         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5974         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5975
5976         return usemapsize / 8;
5977 }
5978
5979 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5980                                 struct zone *zone,
5981                                 unsigned long zone_start_pfn,
5982                                 unsigned long zonesize)
5983 {
5984         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5985         zone->pageblock_flags = NULL;
5986         if (usemapsize)
5987                 zone->pageblock_flags =
5988                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5989                                                          pgdat->node_id);
5990 }
5991 #else
5992 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5993                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5994 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5995
5996 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5997
5998 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5999 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6000 {
6001         unsigned int order;
6002
6003         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6004         if (pageblock_order)
6005                 return;
6006
6007         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6008                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6009         else
6010                 order = MAX_ORDER - 1;
6011
6012         /*
6013          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6014          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6015          * powerpc.
6016          */
6017         pageblock_order = order;
6018 }
6019 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6020
6021 /*
6022  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6023  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6024  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6025  * the kernel config
6026  */
6027 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6028 {
6029 }
6030
6031 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6032
6033 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6034                                                    unsigned long present_pages)
6035 {
6036         unsigned long pages = spanned_pages;
6037
6038         /*
6039          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6040          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6041          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6042          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6043          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6044          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6045          */
6046         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6047             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6048                 pages = present_pages;
6049
6050         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6051 }
6052
6053 /*
6054  * Set up the zone data structures:
6055  *   - mark all pages reserved
6056  *   - mark all memory queues empty
6057  *   - clear the memory bitmaps
6058  *
6059  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6060  */
6061 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6062 {
6063         enum zone_type j;
6064         int nid = pgdat->node_id;
6065
6066         pgdat_resize_init(pgdat);
6067 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6068         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6069         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6070         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6071 #endif
6072 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6073         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6074         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6075         pgdat->split_queue_len = 0;
6076 #endif
6077         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6078         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6079 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6080         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6081 #endif
6082         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6083         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6084         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6085
6086         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6087
6088         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6089                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6090                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6091                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6092
6093                 size = zone->spanned_pages;
6094                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6095
6096                 /*
6097                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6098                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6099                  * and per-cpu initialisations
6100                  */
6101                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6102                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6103                         if (freesize >= memmap_pages) {
6104                                 freesize -= memmap_pages;
6105                                 if (memmap_pages)
6106                                         printk(KERN_DEBUG
6107                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6108                                                zone_names[j], memmap_pages);
6109                         } else
6110                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6111                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6112                 }
6113
6114                 /* Account for reserved pages */
6115                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6116                         freesize -= dma_reserve;
6117                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6118                                         zone_names[0], dma_reserve);
6119                 }
6120
6121                 if (!is_highmem_idx(j))
6122                         nr_kernel_pages += freesize;
6123                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6124                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6125                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6126                 nr_all_pages += freesize;
6127
6128                 /*
6129                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6130                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6131                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6132                  */
6133                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6134 #ifdef CONFIG_NUMA
6135                 zone->node = nid;
6136 #endif
6137                 zone->name = zone_names[j];
6138                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6139                 spin_lock_init(&zone->lock);
6140                 zone_seqlock_init(zone);
6141                 zone_pcp_init(zone);
6142
6143                 if (!size)
6144                         continue;
6145
6146                 set_pageblock_order();
6147                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6148                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6149                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6150         }
6151 }
6152
6153 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6154 {
6155         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6156         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6157
6158         /* Skip empty nodes */
6159         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6160                 return;
6161
6162 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6163         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6164         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6165         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6166         if (!pgdat->node_mem_map) {
6167                 unsigned long size, end;
6168                 struct page *map;
6169
6170                 /*
6171                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6172                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6173                  * for the buddy allocator to function correctly.
6174                  */
6175                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6176                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6177                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6178                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6179                 if (!map)
6180                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6181                                                                pgdat->node_id);
6182                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6183         }
6184 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6185         /*
6186          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6187          */
6188         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6189                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6190 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6191                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6192                         mem_map -= offset;
6193 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6194         }
6195 #endif
6196 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6197 }
6198
6199 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6200                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6201 {
6202         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6203         unsigned long start_pfn = 0;
6204         unsigned long end_pfn = 0;
6205
6206         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6207         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6208
6209         pgdat->node_id = nid;
6210         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6211         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6212 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6213         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6214         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6215                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6216                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6217 #else
6218         start_pfn = node_start_pfn;
6219 #endif
6220         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6221                                   zones_size, zholes_size);
6222
6223         alloc_node_mem_map(pgdat);
6224 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6225         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6226                 nid, (unsigned long)pgdat,
6227                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6228 #endif
6229
6230         reset_deferred_meminit(pgdat);
6231         free_area_init_core(pgdat);
6232 }
6233
6234 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6235
6236 #if MAX_NUMNODES > 1
6237 /*
6238  * Figure out the number of possible node ids.
6239  */
6240 void __init setup_nr_node_ids(void)
6241 {
6242         unsigned int highest;
6243
6244         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6245         nr_node_ids = highest + 1;
6246 }
6247 #endif
6248
6249 /**
6250  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6251  *
6252  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6253  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6254  * all the nodes.
6255  *
6256  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6257  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6258  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6259  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6260  *
6261  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6262  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6263  * populated node map.
6264  *
6265  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6266  * requirement (single node).
6267  */
6268 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6269 {
6270         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6271         unsigned long start, end, mask;
6272         int last_nid = -1;
6273         int i, nid;
6274
6275         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6276                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6277                         last_nid = nid;
6278                         last_end = end;
6279                         continue;
6280                 }
6281
6282                 /*
6283                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6284                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6285                  * too coarse to separate the current node from the last.
6286                  */
6287                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6288                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6289                         mask <<= 1;
6290
6291                 /* accumulate all internode masks */
6292                 accl_mask |= mask;
6293         }
6294
6295         /* convert mask to number of pages */
6296         return ~accl_mask + 1;
6297 }
6298
6299 /* Find the lowest pfn for a node */
6300 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6301 {
6302         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6303         unsigned long start_pfn;
6304         int i;
6305
6306         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6307                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6308
6309         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6310                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6311                 return 0;
6312         }
6313
6314         return min_pfn;
6315 }
6316
6317 /**
6318  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6319  *
6320  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6321  * memblock_set_node().
6322  */
6323 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6324 {
6325         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6326 }
6327
6328 /*
6329  * early_calculate_totalpages()
6330  * Sum pages in active regions for movable zone.
6331  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6332  */
6333 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6334 {
6335         unsigned long totalpages = 0;
6336         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6337         int i, nid;
6338
6339         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6340                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6341
6342                 totalpages += pages;
6343                 if (pages)
6344                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6345         }
6346         return totalpages;
6347 }
6348
6349 /*
6350  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6351  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6352  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6353  * others
6354  */
6355 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6356 {
6357         int i, nid;
6358         unsigned long usable_startpfn;
6359         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6360         /* save the state before borrow the nodemask */
6361         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6362         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6363         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6364         struct memblock_region *r;
6365
6366         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6367         find_usable_zone_for_movable();
6368
6369         /*
6370          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6371          * options.
6372          */
6373         if (movable_node_is_enabled()) {
6374                 for_each_memblock(memory, r) {
6375                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6376                                 continue;
6377
6378                         nid = r->nid;
6379
6380                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6381                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6382                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6383                                 usable_startpfn;
6384                 }
6385
6386                 goto out2;
6387         }
6388
6389         /*
6390          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6391          */
6392         if (mirrored_kernelcore) {
6393                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6394
6395                 for_each_memblock(memory, r) {
6396                         if (memblock_is_mirror(r))
6397                                 continue;
6398
6399                         nid = r->nid;
6400
6401                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6402
6403                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6404                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6405                                 continue;
6406                         }
6407
6408                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6409                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6410                                 usable_startpfn;
6411                 }
6412
6413                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6414                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6415
6416                 goto out2;
6417         }
6418
6419         /*
6420          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6421          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6422          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6423          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6424          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6425          * what movablecore would have allowed.
6426          */
6427         if (required_movablecore) {
6428                 unsigned long corepages;
6429
6430                 /*
6431                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6432                  * was requested by the user
6433                  */
6434                 required_movablecore =
6435                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6436                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6437                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6438
6439                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6440         }
6441
6442         /*
6443          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6444          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6445          */
6446         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6447                 goto out;
6448
6449         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6450         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6451
6452 restart:
6453         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6454         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6455         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6456                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6457
6458                 /*
6459                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6460                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6461                  * amount of memory for the kernel
6462                  */
6463                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6464                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6465
6466                 /*
6467                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6468                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6469                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6470                  */
6471                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6472
6473                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6474                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6475                         unsigned long size_pages;
6476
6477                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6478                         if (start_pfn >= end_pfn)
6479                                 continue;
6480
6481                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6482                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6483                                 unsigned long kernel_pages;
6484                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6485                                                                 - start_pfn;
6486
6487                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6488                                                         kernelcore_remaining);
6489                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6490                                                         required_kernelcore);
6491
6492                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6493                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6494
6495                                         /*
6496                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6497                                          * that if we have to rebalance
6498                                          * kernelcore across nodes, we will
6499                                          * not double account here
6500                                          */
6501                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6502                                         continue;
6503                                 }
6504                                 start_pfn = usable_startpfn;
6505                         }
6506
6507                         /*
6508                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6509                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6510                          * number of pages used as kernelcore
6511                          */
6512                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6513                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6514                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6515                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6516
6517                         /*
6518                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6519                          * break if the kernelcore for this node has been
6520                          * satisfied
6521                          */
6522                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6523                                                                 size_pages);
6524                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6525                         if (!kernelcore_remaining)
6526                                 break;
6527                 }
6528         }
6529
6530         /*
6531          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6532          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6533          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6534          * satisfied
6535          */
6536         usable_nodes--;
6537         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6538                 goto restart;
6539
6540 out2:
6541         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6542         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6543                 zone_movable_pfn[nid] =
6544                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6545
6546 out:
6547         /* restore the node_state */
6548         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6549 }
6550
6551 /* Any regular or high memory on that node ? */
6552 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6553 {
6554         enum zone_type zone_type;
6555
6556         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6557                 return;
6558
6559         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6560                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6561                 if (populated_zone(zone)) {
6562                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6563                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6564                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6565                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6566                         break;
6567                 }
6568         }
6569 }
6570
6571 /**
6572  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6573  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6574  *
6575  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6576  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6577  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6578  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6579  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6580  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6581  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6582  * at arch_max_dma_pfn.
6583  */
6584 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6585 {
6586         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6587         int i, nid;
6588
6589         /* Record where the zone boundaries are */
6590         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6591                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6592         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6593                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6594
6595         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6596
6597         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6598                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6599                         continue;
6600
6601                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6602                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6603                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6604
6605                 start_pfn = end_pfn;
6606         }
6607
6608         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6609         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6610         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6611
6612         /* Print out the zone ranges */
6613         pr_info("Zone ranges:\n");
6614         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6615                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6616                         continue;
6617                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6618                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6619                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6620                         pr_cont("empty\n");
6621                 else
6622                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6623                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6624                                         << PAGE_SHIFT,
6625                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6626                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6627         }
6628
6629         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6630         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6631         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6632                 if (zone_movable_pfn[i])
6633                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6634                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6635         }
6636
6637         /* Print out the early node map */
6638         pr_info("Early memory node ranges\n");
6639         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6640                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6641                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6642                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6643
6644         /* Initialise every node */
6645         mminit_verify_pageflags_layout();
6646         setup_nr_node_ids();
6647         for_each_online_node(nid) {
6648                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6649                 free_area_init_node(nid, NULL,
6650                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6651
6652                 /* Any memory on that node */
6653                 if (pgdat->node_present_pages)
6654                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6655                 check_for_memory(pgdat, nid);
6656         }
6657 }
6658
6659 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6660 {
6661         unsigned long long coremem;
6662         if (!p)
6663                 return -EINVAL;
6664
6665         coremem = memparse(p, &p);
6666         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6667
6668         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6669         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6670
6671         return 0;
6672 }
6673
6674 /*
6675  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6676  * cannot be reclaimed or migrated.
6677  */
6678 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6679 {
6680         /* parse kernelcore=mirror */
6681         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6682                 mirrored_kernelcore = true;
6683                 return 0;
6684         }
6685
6686         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6687 }
6688
6689 /*
6690  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6691  * can be reclaimed or migrated.
6692  */
6693 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6694 {
6695         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6696 }
6697
6698 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6699 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6700
6701 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6702
6703 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6704 {
6705         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6706         page_zone(page)->managed_pages += count;
6707         totalram_pages += count;
6708 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6709         if (PageHighMem(page))
6710                 totalhigh_pages += count;
6711 #endif
6712         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6713 }
6714 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6715
6716 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6717 {
6718         void *pos;
6719         unsigned long pages = 0;
6720
6721         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6722         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6723         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6724                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6725                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6726                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6727         }
6728
6729         if (pages && s)
6730                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6731                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6732
6733         return pages;
6734 }
6735 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6736
6737 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6738 void free_highmem_page(struct page *page)
6739 {
6740         __free_reserved_page(page);
6741         totalram_pages++;
6742         page_zone(page)->managed_pages++;
6743         totalhigh_pages++;
6744 }
6745 #endif
6746
6747
6748 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6749 {
6750         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6751         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6752
6753         physpages = get_num_physpages();
6754         codesize = _etext - _stext;
6755         datasize = _edata - _sdata;
6756         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6757         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6758         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6759         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6760
6761         /*
6762          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6763          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6764          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6765          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6766          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6767          */
6768 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6769         do { \
6770                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6771                         size -= adj; \
6772         } while (0)
6773
6774         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6775                      _sinittext, init_code_size);
6776         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6777         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6778         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6779         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6780
6781 #undef  adj_init_size
6782
6783         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6784 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6785                 ", %luK highmem"
6786 #endif
6787                 "%s%s)\n",
6788                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6789                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6790                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6791                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6792                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6793                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6794 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6795                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6796 #endif
6797                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6798 }
6799
6800 /**
6801  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6802  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6803  *
6804  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6805  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6806  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6807  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6808  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6809  * smaller per-cpu batchsize.
6810  */
6811 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6812 {
6813         dma_reserve = new_dma_reserve;
6814 }
6815
6816 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6817 {
6818         free_area_init_node(0, zones_size,
6819                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6820 }
6821
6822 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6823 {
6824
6825         lru_add_drain_cpu(cpu);
6826         drain_pages(cpu);
6827
6828         /*
6829          * Spill the event counters of the dead processor
6830          * into the current processors event counters.
6831          * This artificially elevates the count of the current
6832          * processor.
6833          */
6834         vm_events_fold_cpu(cpu);
6835
6836         /*
6837          * Zero the differential counters of the dead processor
6838          * so that the vm statistics are consistent.
6839          *
6840          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6841          * race with what we are doing.
6842          */
6843         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6844         return 0;
6845 }
6846
6847 void __init page_alloc_init(void)
6848 {
6849         int ret;
6850
6851         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6852                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6853                                         page_alloc_cpu_dead);
6854         WARN_ON(ret < 0);
6855 }
6856
6857 /*
6858  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6859  *      or min_free_kbytes changes.
6860  */
6861 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6862 {
6863         struct pglist_data *pgdat;
6864         unsigned long reserve_pages = 0;
6865         enum zone_type i, j;
6866
6867         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6868
6869                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6870
6871                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6872                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6873                         long max = 0;
6874
6875                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6876                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6877                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6878                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6879                         }
6880
6881                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6882                         max += high_wmark_pages(zone);
6883
6884                         if (max > zone->managed_pages)
6885                                 max = zone->managed_pages;
6886
6887                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6888
6889                         reserve_pages += max;
6890                 }
6891         }
6892         totalreserve_pages = reserve_pages;
6893 }
6894
6895 /*
6896  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6897  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6898  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6899  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6900  */
6901 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6902 {
6903         struct pglist_data *pgdat;
6904         enum zone_type j, idx;
6905
6906         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6907                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6908                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6909                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6910
6911                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6912
6913                         idx = j;
6914                         while (idx) {
6915                                 struct zone *lower_zone;
6916
6917                                 idx--;
6918
6919                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6920                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6921
6922                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6923                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6924                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6925                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6926                         }
6927                 }
6928         }
6929
6930         /* update totalreserve_pages */
6931         calculate_totalreserve_pages();
6932 }
6933
6934 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6935 {
6936         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6937         unsigned long lowmem_pages = 0;
6938         struct zone *zone;
6939         unsigned long flags;
6940
6941         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6942         for_each_zone(zone) {
6943                 if (!is_highmem(zone))
6944                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6945         }
6946
6947         for_each_zone(zone) {
6948                 u64 tmp;
6949
6950                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6951                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6952                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6953                 if (is_highmem(zone)) {
6954                         /*
6955                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6956                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6957                          * value here.
6958                          *
6959                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6960                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6961                          * not be capped for highmem.
6962                          */
6963                         unsigned long min_pages;
6964
6965                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6966                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6967                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6968                 } else {
6969                         /*
6970                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6971                          * proportionate to the zone's size.
6972                          */
6973                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6974                 }
6975
6976                 /*
6977                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6978                  * scale factor in proportion to available memory, but
6979                  * ensure a minimum size on small systems.
6980                  */
6981                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6982                             mult_frac(zone->managed_pages,
6983                                       watermark_scale_factor, 10000));
6984
6985                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6986                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6987
6988                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6989         }
6990
6991         /* update totalreserve_pages */
6992         calculate_totalreserve_pages();
6993 }
6994
6995 /**
6996  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6997  * or when memory is hot-{added|removed}
6998  *
6999  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7000  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7001  */
7002 void setup_per_zone_wmarks(void)
7003 {
7004         mutex_lock(&zonelists_mutex);
7005         __setup_per_zone_wmarks();
7006         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
7007 }
7008
7009 /*
7010  * Initialise min_free_kbytes.
7011  *
7012  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7013  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7014  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7015  *
7016  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7017  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7018  *
7019  * which yields
7020  *
7021  * 16MB:        512k
7022  * 32MB:        724k
7023  * 64MB:        1024k
7024  * 128MB:       1448k
7025  * 256MB:       2048k
7026  * 512MB:       2896k
7027  * 1024MB:      4096k
7028  * 2048MB:      5792k
7029  * 4096MB:      8192k
7030  * 8192MB:      11584k
7031  * 16384MB:     16384k
7032  */
7033 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7034 {
7035         unsigned long lowmem_kbytes;
7036         int new_min_free_kbytes;
7037
7038         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7039         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7040
7041         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7042                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7043                 if (min_free_kbytes < 128)
7044                         min_free_kbytes = 128;
7045                 if (min_free_kbytes > 65536)
7046                         min_free_kbytes = 65536;
7047         } else {
7048                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7049                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7050         }
7051         setup_per_zone_wmarks();
7052         refresh_zone_stat_thresholds();
7053         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7054
7055 #ifdef CONFIG_NUMA
7056         setup_min_unmapped_ratio();
7057         setup_min_slab_ratio();
7058 #endif
7059
7060         return 0;
7061 }
7062 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7063
7064 /*
7065  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7066  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7067  *      changes.
7068  */
7069 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7070         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7071 {
7072         int rc;
7073
7074         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7075         if (rc)
7076                 return rc;
7077
7078         if (write) {
7079                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7080                 setup_per_zone_wmarks();
7081         }
7082         return 0;
7083 }
7084
7085 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7086         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7087 {
7088         int rc;
7089
7090         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7091         if (rc)
7092                 return rc;
7093
7094         if (write)
7095                 setup_per_zone_wmarks();
7096
7097         return 0;
7098 }
7099
7100 #ifdef CONFIG_NUMA
7101 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7102 {
7103         pg_data_t *pgdat;
7104         struct zone *zone;
7105
7106         for_each_online_pgdat(pgdat)
7107                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7108
7109         for_each_zone(zone)
7110                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7111                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7112 }
7113
7114
7115 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7116         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7117 {
7118         int rc;
7119
7120         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7121         if (rc)
7122                 return rc;
7123
7124         setup_min_unmapped_ratio();
7125
7126         return 0;
7127 }
7128
7129 static void setup_min_slab_ratio(void)
7130 {
7131         pg_data_t *pgdat;
7132         struct zone *zone;
7133
7134         for_each_online_pgdat(pgdat)
7135                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7136
7137         for_each_zone(zone)
7138                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7139                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7140 }
7141
7142 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7143         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7144 {
7145         int rc;
7146
7147         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7148         if (rc)
7149                 return rc;
7150
7151         setup_min_slab_ratio();
7152
7153         return 0;
7154 }
7155 #endif
7156
7157 /*
7158  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7159  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7160  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7161  *
7162  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7163  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7164  * if in function of the boot time zone sizes.
7165  */
7166 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7167         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7168 {
7169         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7170         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7171         return 0;
7172 }
7173
7174 /*
7175  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7176  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7177  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7178  */
7179 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7180         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7181 {
7182         struct zone *zone;
7183         int old_percpu_pagelist_fraction;
7184         int ret;
7185
7186         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7187         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7188
7189         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7190         if (!write || ret < 0)
7191                 goto out;
7192
7193         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7194         if (percpu_pagelist_fraction &&
7195             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7196                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7197                 ret = -EINVAL;
7198                 goto out;
7199         }
7200
7201         /* No change? */
7202         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7203                 goto out;
7204
7205         for_each_populated_zone(zone) {
7206                 unsigned int cpu;
7207
7208                 for_each_possible_cpu(cpu)
7209                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7210                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7211         }
7212 out:
7213         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7214         return ret;
7215 }
7216
7217 #ifdef CONFIG_NUMA
7218 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7219
7220 static int __init set_hashdist(char *str)
7221 {
7222         if (!str)
7223                 return 0;
7224         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7225         return 1;
7226 }
7227 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7228 #endif
7229
7230 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7231 /*
7232  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7233  * is not known to alloc_large_system_hash().
7234  */
7235 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7236 {
7237         return 0;
7238 }
7239 #endif
7240
7241 /*
7242  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7243  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7244  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7245  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7246  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7247  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7248  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7249  */
7250 #if __BITS_PER_LONG > 32
7251 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7252 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7253 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7254 #endif
7255
7256 /*
7257  * allocate a large system hash table from bootmem
7258  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7259  *   quantity of entries
7260  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7261  */
7262 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7263                                      unsigned long bucketsize,
7264                                      unsigned long numentries,
7265                                      int scale,
7266                                      int flags,
7267                                      unsigned int *_hash_shift,
7268                                      unsigned int *_hash_mask,
7269                                      unsigned long low_limit,
7270                                      unsigned long high_limit)
7271 {
7272         unsigned long long max = high_limit;
7273         unsigned long log2qty, size;
7274         void *table = NULL;
7275         gfp_t gfp_flags;
7276
7277         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7278         if (!numentries) {
7279                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7280                 numentries = nr_kernel_pages;
7281                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7282
7283                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7284                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7285                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7286
7287 #if __BITS_PER_LONG > 32
7288                 if (!high_limit) {
7289                         unsigned long adapt;
7290
7291                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7292                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7293                                 scale++;
7294                 }
7295 #endif
7296
7297                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7298                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7299                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7300                 else
7301                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7302
7303                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7304                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7305                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7306                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7307                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7308                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7309                                 BUG_ON(!numentries);
7310                         }
7311                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7312                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7313         }
7314         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7315
7316         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7317         if (max == 0) {
7318                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7319                 do_div(max, bucketsize);
7320         }
7321         max = min(max, 0x80000000ULL);
7322
7323         if (numentries < low_limit)
7324                 numentries = low_limit;
7325         if (numentries > max)
7326                 numentries = max;
7327
7328         log2qty = ilog2(numentries);
7329
7330         /*
7331          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7332          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7333          */
7334         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7335         do {
7336                 size = bucketsize << log2qty;
7337                 if (flags & HASH_EARLY)
7338                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7339                 else if (hashdist)
7340                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7341                 else {
7342                         /*
7343                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7344                          * some pages at the end of hash table which
7345                          * alloc_pages_exact() automatically does
7346                          */
7347                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7348                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7349                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7350                         }
7351                 }
7352         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7353
7354         if (!table)
7355                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7356
7357         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7358                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7359
7360         if (_hash_shift)
7361                 *_hash_shift = log2qty;
7362         if (_hash_mask)
7363                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7364
7365         return table;
7366 }
7367
7368 /*
7369  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7370  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7371  *
7372  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7373  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7374  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7375  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7376  */
7377 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7378                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7379 {
7380         unsigned long pfn, iter, found;
7381         int mt;
7382
7383         /*
7384          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7385          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7386          */
7387         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7388                 return false;
7389         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7390         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7391                 return false;
7392
7393         pfn = page_to_pfn(page);
7394         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7395                 unsigned long check = pfn + iter;
7396
7397                 if (!pfn_valid_within(check))
7398                         continue;
7399
7400                 page = pfn_to_page(check);
7401
7402                 /*
7403                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7404                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7405                  * handle each tail page individually in migration.
7406                  */
7407                 if (PageHuge(page)) {
7408                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7409                         continue;
7410                 }
7411
7412                 /*
7413                  * We can't use page_count without pin a page
7414                  * because another CPU can free compound page.
7415                  * This check already skips compound tails of THP
7416                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7417                  */
7418                 if (!page_ref_count(page)) {
7419                         if (PageBuddy(page))
7420                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7421                         continue;
7422                 }
7423
7424                 /*
7425                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7426                  * page_count() is not 0.
7427                  */
7428                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7429                         continue;
7430
7431                 if (__PageMovable(page))
7432                         continue;
7433
7434                 if (!PageLRU(page))
7435                         found++;
7436                 /*
7437                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7438                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7439                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7440                  */
7441                 /*
7442                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7443                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7444                  *
7445                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7446                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7447                  * page at boot.
7448                  */
7449                 if (found > count)
7450                         return true;
7451         }
7452         return false;
7453 }
7454
7455 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7456 {
7457         struct zone *zone;
7458         unsigned long pfn;
7459
7460         /*
7461          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7462          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7463          * the zone but still within the section.
7464          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7465          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7466          */
7467         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7468                 return false;
7469
7470         zone = page_zone(page);
7471         pfn = page_to_pfn(page);
7472         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7473                 return false;
7474
7475         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7476 }
7477
7478 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7479
7480 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7481 {
7482         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7483                              pageblock_nr_pages) - 1);
7484 }
7485
7486 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7487 {
7488         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7489                                 pageblock_nr_pages));
7490 }
7491
7492 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7493 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7494                                         unsigned long start, unsigned long end)
7495 {
7496         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7497         unsigned long nr_reclaimed;
7498         unsigned long pfn = start;
7499         unsigned int tries = 0;
7500         int ret = 0;
7501
7502         migrate_prep();
7503
7504         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7505                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7506                         ret = -EINTR;
7507                         break;
7508                 }
7509
7510                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7511                         cc->nr_migratepages = 0;
7512                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7513                         if (!pfn) {
7514                                 ret = -EINTR;
7515                                 break;
7516                         }
7517                         tries = 0;
7518                 } else if (++tries == 5) {
7519                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7520                         break;
7521                 }
7522
7523                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7524                                                         &cc->migratepages);
7525                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7526
7527                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7528                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7529         }
7530         if (ret < 0) {
7531                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7532                 return ret;
7533         }
7534         return 0;
7535 }
7536
7537 /**
7538  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7539  * @start:      start PFN to allocate
7540  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7541  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7542  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7543  *                      in range must have the same migratetype and it must
7544  *                      be either of the two.
7545  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7546  *
7547  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7548  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7549  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7550  * pages fall in.
7551  *
7552  * The PFN range must belong to a single zone.
7553  *
7554  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7555  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7556  * need to be freed with free_contig_range().
7557  */
7558 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7559                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7560 {
7561         unsigned long outer_start, outer_end;
7562         unsigned int order;
7563         int ret = 0;
7564
7565         struct compact_control cc = {
7566                 .nr_migratepages = 0,
7567                 .order = -1,
7568                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7569                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7570                 .ignore_skip_hint = true,
7571                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7572         };
7573         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7574
7575         /*
7576          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7577          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7578          * have different sizes, and due to the way page allocator
7579          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7580          * that page allocator won't try to merge buddies from
7581          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7582          * other migration type.
7583          *
7584          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7585          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7586          * we are interested in).  This will put all the pages in
7587          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7588          *
7589          * When this is done, we take the pages in range from page
7590          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7591          * page allocator will never consider using them.
7592          *
7593          * This lets us mark the pageblocks back as
7594          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7595          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7596          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7597          */
7598
7599         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7600                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7601                                        false);
7602         if (ret)
7603                 return ret;
7604
7605         /*
7606          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7607          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7608          */
7609         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7610         if (ret && ret != -EBUSY)
7611                 goto done;
7612
7613         /*
7614          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7615          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7616          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7617          * What we are going to do is to allocate all pages from
7618          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7619          *
7620          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7621          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7622          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7623          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7624          * once this is done free the pages we are not interested in.
7625          *
7626          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7627          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7628          */
7629
7630         lru_add_drain_all();
7631         drain_all_pages(cc.zone);
7632
7633         order = 0;
7634         outer_start = start;
7635         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7636                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7637                         outer_start = start;
7638                         break;
7639                 }
7640                 outer_start &= ~0UL << order;
7641         }
7642
7643         if (outer_start != start) {
7644                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7645
7646                 /*
7647                  * outer_start page could be small order buddy page and
7648                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7649                  * in this case to report failed page properly
7650                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7651                  */
7652                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7653                         outer_start = start;
7654         }
7655
7656         /* Make sure the range is really isolated. */
7657         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7658                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7659                         __func__, outer_start, end);
7660                 ret = -EBUSY;
7661                 goto done;
7662         }
7663
7664         /* Grab isolated pages from freelists. */
7665         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7666         if (!outer_end) {
7667                 ret = -EBUSY;
7668                 goto done;
7669         }
7670
7671         /* Free head and tail (if any) */
7672         if (start != outer_start)
7673                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7674         if (end != outer_end)
7675                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7676
7677 done:
7678         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7679                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7680         return ret;
7681 }
7682
7683 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7684 {
7685         unsigned int count = 0;
7686
7687         for (; nr_pages--; pfn++) {
7688                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7689
7690                 count += page_count(page) != 1;
7691                 __free_page(page);
7692         }
7693         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7694 }
7695 #endif
7696
7697 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7698 /*
7699  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7700  * page high values need to be recalulated.
7701  */
7702 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7703 {
7704         unsigned cpu;
7705         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7706         for_each_possible_cpu(cpu)
7707                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7708                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7709         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7710 }
7711 #endif
7712
7713 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7714 {
7715         unsigned long flags;
7716         int cpu;
7717         struct per_cpu_pageset *pset;
7718
7719         /* avoid races with drain_pages()  */
7720         local_irq_save(flags);
7721         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7722                 for_each_online_cpu(cpu) {
7723                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7724                         drain_zonestat(zone, pset);
7725                 }
7726                 free_percpu(zone->pageset);
7727                 zone->pageset = &boot_pageset;
7728         }
7729         local_irq_restore(flags);
7730 }
7731
7732 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7733 /*
7734  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7735  * before calling this.
7736  */
7737 void
7738 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7739 {
7740         struct page *page;
7741         struct zone *zone;
7742         unsigned int order, i;
7743         unsigned long pfn;
7744         unsigned long flags;
7745         /* find the first valid pfn */
7746         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7747                 if (pfn_valid(pfn))
7748                         break;
7749         if (pfn == end_pfn)
7750                 return;
7751         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7752         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7753         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7754         pfn = start_pfn;
7755         while (pfn < end_pfn) {
7756                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7757                         pfn++;
7758                         continue;
7759                 }
7760                 page = pfn_to_page(pfn);
7761                 /*
7762                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7763                  * page_count() is not 0.
7764                  */
7765                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7766                         pfn++;
7767                         SetPageReserved(page);
7768                         continue;
7769                 }
7770
7771                 BUG_ON(page_count(page));
7772                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7773                 order = page_order(page);
7774 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7775                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7776                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7777 #endif
7778                 list_del(&page->lru);
7779                 rmv_page_order(page);
7780                 zone->free_area[order].nr_free--;
7781                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7782                         SetPageReserved((page+i));
7783                 pfn += (1 << order);
7784         }
7785         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7786 }
7787 #endif
7788
7789 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7790 {
7791         struct zone *zone = page_zone(page);
7792         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7793         unsigned long flags;
7794         unsigned int order;
7795
7796         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7797         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7798                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7799
7800                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7801                         break;
7802         }
7803         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7804
7805         return order < MAX_ORDER;
7806 }