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 #include <linux/lockdep.h>
  70 #include <linux/nmi.h>
  71
  72 #include <asm/sections.h>
  73 #include <asm/tlbflush.h>
  74 #include <asm/div64.h>
  75 #include "internal.h"
  76
  77 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
  78 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
  79 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
  80
  81 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
  82 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
  83 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
  84 #endif
  85
  86 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
  87 /*
  88  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
  89  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
  90  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
  91  * defined in <linux/topology.h>.
  92  */
  93 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
  94 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
  95 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
  96 #endif
  97
  98 /* work_structs for global per-cpu drains */
  99 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
 100 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
 101
 102 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
 103 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
 104 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
 105 #endif
 106
 107 /*
 108  * Array of node states.
 109  */
 110 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
 111         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
 112         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
 113 #ifndef CONFIG_NUMA
 114         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
 115 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 116         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
 117 #endif
 118         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
 119         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
 120 #endif  /* NUMA */
 121 };
 122 EXPORT_SYMBOL(node_states);
 123
 124 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
 125 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
 126
 127 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
 128 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
 129 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
 130
 131 int percpu_pagelist_fraction;
 132 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
 133
 134 /*
 135  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
 136  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
 137  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
 138  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
 139  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
 140  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
 141  */
 142 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
 143 {
 144         return page->index;
 145 }
 146
 147 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
 148 {
 149         page->index = migratetype;
 150 }
 151
 152 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
 153 /*
 154  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
 155  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
 156  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
 157  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
 158  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
 159  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
 160  */
 161
 162 static gfp_t saved_gfp_mask;
 163
 164 void pm_restore_gfp_mask(void)
 165 {
 166         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
 167         if (saved_gfp_mask) {
 168                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
 169                 saved_gfp_mask = 0;
 170         }
 171 }
 172
 173 void pm_restrict_gfp_mask(void)
 174 {
 175         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
 176         WARN_ON(saved_gfp_mask);
 177         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
 178         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
 179 }
 180
 181 bool pm_suspended_storage(void)
 182 {
 183         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
 184                 return false;
 185         return true;
 186 }
 187 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
 188
 189 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
 190 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
 191 #endif
 192
 193 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
 194
 195 /*
 196  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
 197  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
 198  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
 199  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
 200  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
 201  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
 202  *
 203  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
 204  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
 205  */
 206 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
 207 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 208          256,
 209 #endif
 210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 211          256,
 212 #endif
 213 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 214          32,
 215 #endif
 216          32,
 217 };
 218
 219 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
 220
 221 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
 222 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 223          "DMA",
 224 #endif
 225 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
 226          "DMA32",
 227 #endif
 228          "Normal",
 229 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 230          "HighMem",
 231 #endif
 232          "Movable",
 233 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
 234          "Device",
 235 #endif
 236 };
 237
 238 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
 239         "Unmovable",
 240         "Movable",
 241         "Reclaimable",
 242         "HighAtomic",
 243 #ifdef CONFIG_CMA
 244         "CMA",
 245 #endif
 246 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
 247         "Isolate",
 248 #endif
 249 };
 250
 251 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
 252         NULL,
 253         free_compound_page,
 254 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 255         free_huge_page,
 256 #endif
 257 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 258         free_transhuge_page,
 259 #endif
 260 };
 261
 262 int min_free_kbytes = 1024;
 263 int user_min_free_kbytes = -1;
 264 int watermark_scale_factor = 10;
 265
 266 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
 267 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
 268 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
 269
 270 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
 271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
 272 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
 273 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
 274 static unsigned long __initdata required_movablecore;
 275 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
 276 static bool mirrored_kernelcore;
 277
 278 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
 279 int movable_zone;
 280 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
 281 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
 282
 283 #if MAX_NUMNODES > 1
 284 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
 285 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
 286 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
 287 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
 288 #endif
 289
 290 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
 291
 292 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
 293 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
 294 {
 295         unsigned long max_initialise;
 296         unsigned long reserved_lowmem;
 297
 298         /*
 299          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
 300          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
 301          */
 302         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
 303                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
 304
 305         /*
 306          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
 307          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
 308          * memory to boot.
 309          */
 310         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
 311                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
 312         max_initialise += reserved_lowmem;
 313
 314         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
 315         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
 316 }
 317
 318 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
 319 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
 320 {
 321         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
 322
 323         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
 324                 return true;
 325
 326         return false;
 327 }
 328
 329 /*
 330  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
 331  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
 332  */
 333 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
 334                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
 335                                 unsigned long *nr_initialised)
 336 {
 337         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
 338         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
 339                 return true;
 340         (*nr_initialised)++;
 341         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
 342             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
 343                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
 344                 return false;
 345         }
 346
 347         return true;
 348 }
 349 #else
 350 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
 351 {
 352 }
 353
 354 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
 355 {
 356         return false;
 357 }
 358
 359 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
 360                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
 361                                 unsigned long *nr_initialised)
 362 {
 363         return true;
 364 }
 365 #endif
 366
 367 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
 368 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
 369                                                         unsigned long pfn)
 370 {
 371 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 372         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
 373 #else
 374         return page_zone(page)->pageblock_flags;
 375 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
 376 }
 377
 378 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
 379 {
 380 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
 381         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
 382         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
 383 #else
 384         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
 385         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
 386 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
 387 }
 388
 389 /**
 390  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
 391  * @page: The page within the block of interest
 392  * @pfn: The target page frame number
 393  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
 394  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
 395  *
 396  * Return: pageblock_bits flags
 397  */
 398 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
 399                                         unsigned long pfn,
 400                                         unsigned long end_bitidx,
 401                                         unsigned long mask)
 402 {
 403         unsigned long *bitmap;
 404         unsigned long bitidx, word_bitidx;
 405         unsigned long word;
 406
 407         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
 408         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
 409         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
 410         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
 411
 412         word = bitmap[word_bitidx];
 413         bitidx += end_bitidx;
 414         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
 415 }
 416
 417 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
 418                                         unsigned long end_bitidx,
 419                                         unsigned long mask)
 420 {
 421         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
 422 }
 423
 424 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
 425 {
 426         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
 427 }
 428
 429 /**
 430  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
 431  * @page: The page within the block of interest
 432  * @flags: The flags to set
 433  * @pfn: The target page frame number
 434  * @end_bitidx: The last bit of interest
 435  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
 436  */
 437 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
 438                                         unsigned long pfn,
 439                                         unsigned long end_bitidx,
 440                                         unsigned long mask)
 441 {
 442         unsigned long *bitmap;
 443         unsigned long bitidx, word_bitidx;
 444         unsigned long old_word, word;
 445
 446         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
 447
 448         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
 449         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
 450         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
 451         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
 452
 453         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
 454
 455         bitidx += end_bitidx;
 456         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
 457         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
 458
 459         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
 460         for (;;) {
 461                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
 462                 if (word == old_word)
 463                         break;
 464                 word = old_word;
 465         }
 466 }
 467
 468 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
 469 {
 470         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
 471                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
 472                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
 473
 474         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
 475                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
 476 }
 477
 478 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 479 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
 480 {
 481         int ret = 0;
 482         unsigned seq;
 483         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
 484         unsigned long sp, start_pfn;
 485
 486         do {
 487                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
 488                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 489                 sp = zone->spanned_pages;
 490                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
 491                         ret = 1;
 492         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
 493
 494         if (ret)
 495                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
 496                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
 497                         start_pfn, start_pfn + sp);
 498
 499         return ret;
 500 }
 501
 502 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
 503 {
 504         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
 505                 return 0;
 506         if (zone != page_zone(page))
 507                 return 0;
 508
 509         return 1;
 510 }
 511 /*
 512  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
 513  */
 514 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
 515 {
 516         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
 517                 return 1;
 518         if (!page_is_consistent(zone, page))
 519                 return 1;
 520
 521         return 0;
 522 }
 523 #else
 524 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
 525 {
 526         return 0;
 527 }
 528 #endif
 529
 530 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
 531                 unsigned long bad_flags)
 532 {
 533         static unsigned long resume;
 534         static unsigned long nr_shown;
 535         static unsigned long nr_unshown;
 536
 537         /*
 538          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
 539          * or allow a steady drip of one report per second.
 540          */
 541         if (nr_shown == 60) {
 542                 if (time_before(jiffies, resume)) {
 543                         nr_unshown++;
 544                         goto out;
 545                 }
 546                 if (nr_unshown) {
 547                         pr_alert(
 548                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
 549                                 nr_unshown);
 550                         nr_unshown = 0;
 551                 }
 552                 nr_shown = 0;
 553         }
 554         if (nr_shown++ == 0)
 555                 resume = jiffies + 60 * HZ;
 556
 557         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
 558                 current->comm, page_to_pfn(page));
 559         __dump_page(page, reason);
 560         bad_flags &= page->flags;
 561         if (bad_flags)
 562                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
 563                                                 bad_flags, &bad_flags);
 564         dump_page_owner(page);
 565
 566         print_modules();
 567         dump_stack();
 568 out:
 569         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
 570         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
 571         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
 572 }
 573
 574 /*
 575  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
 576  *
 577  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
 578  *
 579  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
 580  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
 581  *
 582  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
 583  * page destructors. See compound_page_dtors.
 584  *
 585  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
 586  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
 587  */
 588
 589 void free_compound_page(struct page *page)
 590 {
 591         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
 592 }
 593
 594 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
 595 {
 596         int i;
 597         int nr_pages = 1 << order;
 598
 599         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
 600         set_compound_order(page, order);
 601         __SetPageHead(page);
 602         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
 603                 struct page *p = page + i;
 604                 set_page_count(p, 0);
 605                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
 606                 set_compound_head(p, page);
 607         }
 608         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
 609 }
 610
 611 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 612 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
 613 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
 614                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
 615 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
 616 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
 617
 618 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
 619 {
 620         if (!buf)
 621                 return -EINVAL;
 622         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
 623 }
 624 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
 625
 626 static bool need_debug_guardpage(void)
 627 {
 628         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
 629         if (!debug_pagealloc_enabled())
 630                 return false;
 631
 632         if (!debug_guardpage_minorder())
 633                 return false;
 634
 635         return true;
 636 }
 637
 638 static void init_debug_guardpage(void)
 639 {
 640         if (!debug_pagealloc_enabled())
 641                 return;
 642
 643         if (!debug_guardpage_minorder())
 644                 return;
 645
 646         _debug_guardpage_enabled = true;
 647 }
 648
 649 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
 650         .need = need_debug_guardpage,
 651         .init = init_debug_guardpage,
 652 };
 653
 654 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
 655 {
 656         unsigned long res;
 657
 658         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
 659                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
 660                 return 0;
 661         }
 662         _debug_guardpage_minorder = res;
 663         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
 664         return 0;
 665 }
 666 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
 667
 668 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
 669                                 unsigned int order, int migratetype)
 670 {
 671         struct page_ext *page_ext;
 672
 673         if (!debug_guardpage_enabled())
 674                 return false;
 675
 676         if (order >= debug_guardpage_minorder())
 677                 return false;
 678
 679         page_ext = lookup_page_ext(page);
 680         if (unlikely(!page_ext))
 681                 return false;
 682
 683         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
 684
 685         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
 686         set_page_private(page, order);
 687         /* Guard pages are not available for any usage */
 688         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
 689
 690         return true;
 691 }
 692
 693 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
 694                                 unsigned int order, int migratetype)
 695 {
 696         struct page_ext *page_ext;
 697
 698         if (!debug_guardpage_enabled())
 699                 return;
 700
 701         page_ext = lookup_page_ext(page);
 702         if (unlikely(!page_ext))
 703                 return;
 704
 705         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
 706
 707         set_page_private(page, 0);
 708         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
 709                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
 710 }
 711 #else
 712 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
 713 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
 714                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
 715 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
 716                                 unsigned int order, int migratetype) {}
 717 #endif
 718
 719 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
 720 {
 721         set_page_private(page, order);
 722         __SetPageBuddy(page);
 723 }
 724
 725 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
 726 {
 727         __ClearPageBuddy(page);
 728         set_page_private(page, 0);
 729 }
 730
 731 /*
 732  * This function checks whether a page is free && is the buddy
 733  * we can do coalesce a page and its buddy if
 734  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
 735  * (b) the buddy is in the buddy system &&
 736  * (c) a page and its buddy have the same order &&
 737  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
 738  *
 739  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
 740  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
 741  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
 742  * serialized by zone->lock.
 743  *
 744  * For recording page's order, we use page_private(page).
 745  */
 746 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
 747                                                         unsigned int order)
 748 {
 749         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
 750                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
 751                         return 0;
 752
 753                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
 754
 755                 return 1;
 756         }
 757
 758         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
 759                 /*
 760                  * zone check is done late to avoid uselessly
 761                  * calculating zone/node ids for pages that could
 762                  * never merge.
 763                  */
 764                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
 765                         return 0;
 766
 767                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
 768
 769                 return 1;
 770         }
 771         return 0;
 772 }
 773
 774 /*
 775  * Freeing function for a buddy system allocator.
 776  *
 777  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
 778  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
 779  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
 780  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
 781  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
 782  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
 783  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
 784  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
 785  * parts of the VM system.
 786  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
 787  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
 788  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
 789  * field.
 790  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
 791  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
 792  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
 793  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
 794  * triggers coalescing into a block of larger size.
 795  *
 796  * -- nyc
 797  */
 798
 799 static inline void __free_one_page(struct page *page,
 800                 unsigned long pfn,
 801                 struct zone *zone, unsigned int order,
 802                 int migratetype)
 803 {
 804         unsigned long combined_pfn;
 805         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
 806         struct page *buddy;
 807         unsigned int max_order;
 808
 809         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
 810
 811         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
 812         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
 813
 814         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
 815         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
 816                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
 817
 818         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
 819         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
 820
 821 continue_merging:
 822         while (order < max_order - 1) {
 823                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
 824                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
 825
 826                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
 827                         goto done_merging;
 828                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
 829                         goto done_merging;
 830                 /*
 831                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
 832                  * merge with it and move up one order.
 833                  */
 834                 if (page_is_guard(buddy)) {
 835                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
 836                 } else {
 837                         list_del(&buddy->lru);
 838                         zone->free_area[order].nr_free--;
 839                         rmv_page_order(buddy);
 840                 }
 841                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
 842                 page = page + (combined_pfn - pfn);
 843                 pfn = combined_pfn;
 844                 order++;
 845         }
 846         if (max_order < MAX_ORDER) {
 847                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
 848                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
 849                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
 850                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
 851                  *
 852                  * We don't want to hit this code for the more frequent
 853                  * low-order merging.
 854                  */
 855                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
 856                         int buddy_mt;
 857
 858                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
 859                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
 860                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
 861
 862                         if (migratetype != buddy_mt
 863                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
 864                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
 865                                 goto done_merging;
 866                 }
 867                 max_order++;
 868                 goto continue_merging;
 869         }
 870
 871 done_merging:
 872         set_page_order(page, order);
 873
 874         /*
 875          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
 876          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
 877          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
 878          * that is happening, add the free page to the tail of the list
 879          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
 880          * as a higher order page
 881          */
 882         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
 883                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
 884                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
 885                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
 886                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
 887                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
 888                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
 889                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
 890                         list_add_tail(&page->lru,
 891                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
 892                         goto out;
 893                 }
 894         }
 895
 896         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
 897 out:
 898         zone->free_area[order].nr_free++;
 899 }
 900
 901 /*
 902  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
 903  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
 904  * check if necessary.
 905  */
 906 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
 907                                         unsigned long check_flags)
 908 {
 909         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
 910                 return false;
 911
 912         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
 913                         page_ref_count(page) |
 914 #ifdef CONFIG_MEMCG
 915                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
 916 #endif
 917                         (page->flags & check_flags)))
 918                 return false;
 919
 920         return true;
 921 }
 922
 923 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
 924 {
 925         const char *bad_reason;
 926         unsigned long bad_flags;
 927
 928         bad_reason = NULL;
 929         bad_flags = 0;
 930
 931         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
 932                 bad_reason = "nonzero mapcount";
 933         if (unlikely(page->mapping != NULL))
 934                 bad_reason = "non-NULL mapping";
 935         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
 936                 bad_reason = "nonzero _refcount";
 937         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
 938                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
 939                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
 940         }
 941 #ifdef CONFIG_MEMCG
 942         if (unlikely(page->mem_cgroup))
 943                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
 944 #endif
 945         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
 946 }
 947
 948 static inline int free_pages_check(struct page *page)
 949 {
 950         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
 951                 return 0;
 952
 953         /* Something has gone sideways, find it */
 954         free_pages_check_bad(page);
 955         return 1;
 956 }
 957
 958 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
 959 {
 960         int ret = 1;
 961
 962         /*
 963          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
 964          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
 965          */
 966         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
 967
 968         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
 969                 ret = 0;
 970                 goto out;
 971         }
 972         switch (page - head_page) {
 973         case 1:
 974                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
 975                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
 976                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
 977                         goto out;
 978                 }
 979                 break;
 980         case 2:
 981                 /*
 982                  * the second tail page: ->mapping is
 983                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
 984                  */
 985                 break;
 986         default:
 987                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
 988                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
 989                         goto out;
 990                 }
 991                 break;
 992         }
 993         if (unlikely(!PageTail(page))) {
 994                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
 995                 goto out;
 996         }
 997         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
 998                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
 999                 goto out;
1000         }
1001         ret = 0;
1002 out:
1003         page->mapping = NULL;
1004         clear_compound_head(page);
1005         return ret;
1006 }
1007
1008 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1009                                         unsigned int order, bool check_free)
1010 {
1011         int bad = 0;
1012
1013         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1014
1015         trace_mm_page_free(page, order);
1016         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1017
1018         /*
1019          * Check tail pages before head page information is cleared to
1020          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1021          */
1022         if (unlikely(order)) {
1023                 bool compound = PageCompound(page);
1024                 int i;
1025
1026                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1027
1028                 if (compound)
1029                         ClearPageDoubleMap(page);
1030                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1031                         if (compound)
1032                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1033                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1034                                 bad++;
1035                                 continue;
1036                         }
1037                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1038                 }
1039         }
1040         if (PageMappingFlags(page))
1041                 page->mapping = NULL;
1042         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1043                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1044         if (check_free)
1045                 bad += free_pages_check(page);
1046         if (bad)
1047                 return false;
1048
1049         page_cpupid_reset_last(page);
1050         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1051         reset_page_owner(page, order);
1052
1053         if (!PageHighMem(page)) {
1054                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1057                                            PAGE_SIZE << order);
1058         }
1059         arch_free_page(page, order);
1060         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1061         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1062         kasan_free_pages(page, order);
1063
1064         return true;
1065 }
1066
1067 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1068 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1069 {
1070         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1071 }
1072
1073 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1074 {
1075         return false;
1076 }
1077 #else
1078 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1079 {
1080         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1081 }
1082
1083 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1084 {
1085         return free_pages_check(page);
1086 }
1087 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1088
1089 /*
1090  * Frees a number of pages from the PCP lists
1091  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1092  * count is the number of pages to free.
1093  *
1094  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1095  * see if this freeing clears that state.
1096  *
1097  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1098  * pinned" detection logic.
1099  */
1100 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1101                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1102 {
1103         int migratetype = 0;
1104         int batch_free = 0;
1105         bool isolated_pageblocks;
1106
1107         spin_lock(&zone->lock);
1108         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1109
1110         while (count) {
1111                 struct page *page;
1112                 struct list_head *list;
1113
1114                 /*
1115                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1116                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1117                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1118                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1119                  * lists
1120                  */
1121                 do {
1122                         batch_free++;
1123                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1124                                 migratetype = 0;
1125                         list = &pcp->lists[migratetype];
1126                 } while (list_empty(list));
1127
1128                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1129                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1130                         batch_free = count;
1131
1132                 do {
1133                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1134
1135                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1136                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1137                         list_del(&page->lru);
1138
1139                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1140                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1141                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1142                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1143                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1144                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1145
1146                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1147                                 continue;
1148
1149                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1150                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1151                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1152         }
1153         spin_unlock(&zone->lock);
1154 }
1155
1156 static void free_one_page(struct zone *zone,
1157                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1158                                 unsigned int order,
1159                                 int migratetype)
1160 {
1161         spin_lock(&zone->lock);
1162         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1163                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1164                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1165         }
1166         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1167         spin_unlock(&zone->lock);
1168 }
1169
1170 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1171                                 unsigned long zone, int nid)
1172 {
1173         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1174         init_page_count(page);
1175         page_mapcount_reset(page);
1176         page_cpupid_reset_last(page);
1177
1178         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1179 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1180         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1181         if (!is_highmem_idx(zone))
1182                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1183 #endif
1184 }
1185
1186 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1187                                         int nid)
1188 {
1189         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1190 }
1191
1192 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1193 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1194 {
1195         pg_data_t *pgdat;
1196         int nid, zid;
1197
1198         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1199                 return;
1200
1201         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1202         pgdat = NODE_DATA(nid);
1203
1204         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1205                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1206
1207                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1208                         break;
1209         }
1210         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1211 }
1212 #else
1213 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1214 {
1215 }
1216 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1217
1218 /*
1219  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1220  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1221  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1222  * sent to the buddy page allocator.
1223  */
1224 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1225 {
1226         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1227         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1228
1229         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1230                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1231                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1232
1233                         init_reserved_page(start_pfn);
1234
1235                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1236                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1237
1238                         SetPageReserved(page);
1239                 }
1240         }
1241 }
1242
1243 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1244 {
1245         unsigned long flags;
1246         int migratetype;
1247         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1248
1249         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1250                 return;
1251
1252         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1253         local_irq_save(flags);
1254         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1255         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1256         local_irq_restore(flags);
1257 }
1258
1259 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1260 {
1261         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1262         struct page *p = page;
1263         unsigned int loop;
1264
1265         prefetchw(p);
1266         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1267                 prefetchw(p + 1);
1268                 __ClearPageReserved(p);
1269                 set_page_count(p, 0);
1270         }
1271         __ClearPageReserved(p);
1272         set_page_count(p, 0);
1273
1274         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1275         set_page_refcounted(page);
1276         __free_pages(page, order);
1277 }
1278
1279 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1280         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1281
1282 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1283
1284 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1285 {
1286         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1287         int nid;
1288
1289         spin_lock(&early_pfn_lock);
1290         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1291         if (nid < 0)
1292                 nid = first_online_node;
1293         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1294
1295         return nid;
1296 }
1297 #endif
1298
1299 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1300 static inline bool __meminit __maybe_unused
1301 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1302                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1303 {
1304         int nid;
1305
1306         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1307         if (nid >= 0 && nid != node)
1308                 return false;
1309         return true;
1310 }
1311
1312 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1313 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1314 {
1315         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1316 }
1317
1318 #else
1319
1320 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1321 {
1322         return true;
1323 }
1324 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1325 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1326                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1327 {
1328         return true;
1329 }
1330 #endif
1331
1332
1333 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1334                                                         unsigned int order)
1335 {
1336         if (early_page_uninitialised(pfn))
1337                 return;
1338         return __free_pages_boot_core(page, order);
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1343  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1344  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1345  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1346  * pageblocks.
1347  *
1348  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1349  *
1350  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1351  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1352  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1353  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1354  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1355  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1356  * page in a pageblock.
1357  */
1358 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1359                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1360 {
1361         struct page *start_page;
1362         struct page *end_page;
1363
1364         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1365         end_pfn--;
1366
1367         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1368                 return NULL;
1369
1370         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1371         if (!start_page)
1372                 return NULL;
1373
1374         if (page_zone(start_page) != zone)
1375                 return NULL;
1376
1377         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1378
1379         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1380         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1381                 return NULL;
1382
1383         return start_page;
1384 }
1385
1386 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1387 {
1388         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1389         unsigned long block_end_pfn;
1390
1391         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1392         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1393                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1394                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1395
1396                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1397
1398                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1399                                              block_end_pfn, zone))
1400                         return;
1401         }
1402
1403         /* We confirm that there is no hole */
1404         zone->contiguous = true;
1405 }
1406
1407 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1408 {
1409         zone->contiguous = false;
1410 }
1411
1412 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1413 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1414                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1415 {
1416         int i;
1417
1418         if (!page)
1419                 return;
1420
1421         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1422         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1423             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1424                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1425                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1426                 return;
1427         }
1428
1429         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1430                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1431                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1432                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1433         }
1434 }
1435
1436 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1437 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1438 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1439
1440 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1441 {
1442         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1443                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1444 }
1445
1446 /* Initialise remaining memory on a node */
1447 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1448 {
1449         pg_data_t *pgdat = data;
1450         int nid = pgdat->node_id;
1451         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1452         unsigned long start = jiffies;
1453         unsigned long nr_pages = 0;
1454         unsigned long walk_start, walk_end;
1455         int i, zid;
1456         struct zone *zone;
1457         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1458         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1459
1460         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1461                 pgdat_init_report_one_done();
1462                 return 0;
1463         }
1464
1465         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1466         if (!cpumask_empty(cpumask))
1467                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1468
1469         /* Sanity check boundaries */
1470         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1471         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1472         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1473
1474         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1475         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1476                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1477                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1478                         break;
1479         }
1480
1481         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1482                 unsigned long pfn, end_pfn;
1483                 struct page *page = NULL;
1484                 struct page *free_base_page = NULL;
1485                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1486                 int nr_to_free = 0;
1487
1488                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1489                 pfn = first_init_pfn;
1490                 if (pfn < walk_start)
1491                         pfn = walk_start;
1492                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1493                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1494
1495                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1496                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1497                                 goto free_range;
1498
1499                         /*
1500                          * Ensure pfn_valid is checked every
1501                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1502                          */
1503                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1504                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1505                                         page = NULL;
1506                                         goto free_range;
1507                                 }
1508                         }
1509
1510                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1511                                 page = NULL;
1512                                 goto free_range;
1513                         }
1514
1515                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1516                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1517                                 page++;
1518                         } else {
1519                                 nr_pages += nr_to_free;
1520                                 deferred_free_range(free_base_page,
1521                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1522                                 free_base_page = NULL;
1523                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1524
1525                                 page = pfn_to_page(pfn);
1526                                 cond_resched();
1527                         }
1528
1529                         if (page->flags) {
1530                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1531                                 goto free_range;
1532                         }
1533
1534                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1535                         if (!free_base_page) {
1536                                 free_base_page = page;
1537                                 free_base_pfn = pfn;
1538                                 nr_to_free = 0;
1539                         }
1540                         nr_to_free++;
1541
1542                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1543                         continue;
1544 free_range:
1545                         /* Free the current block of pages to allocator */
1546                         nr_pages += nr_to_free;
1547                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1548                                                                 nr_to_free);
1549                         free_base_page = NULL;
1550                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1551                 }
1552                 /* Free the last block of pages to allocator */
1553                 nr_pages += nr_to_free;
1554                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1555
1556                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1557         }
1558
1559         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1560         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1561
1562         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1563                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1564
1565         pgdat_init_report_one_done();
1566         return 0;
1567 }
1568 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1569
1570 void __init page_alloc_init_late(void)
1571 {
1572         struct zone *zone;
1573
1574 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1575         int nid;
1576
1577         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1578         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1579         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1580                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1581         }
1582
1583         /* Block until all are initialised */
1584         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1585
1586         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1587         files_maxfiles_init();
1588 #endif
1589 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1590         /* Discard memblock private memory */
1591         memblock_discard();
1592 #endif
1593
1594         for_each_populated_zone(zone)
1595                 set_zone_contiguous(zone);
1596 }
1597
1598 #ifdef CONFIG_CMA
1599 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1600 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1601 {
1602         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1603         struct page *p = page;
1604
1605         do {
1606                 __ClearPageReserved(p);
1607                 set_page_count(p, 0);
1608         } while (++p, --i);
1609
1610         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1611
1612         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1613                 i = pageblock_nr_pages;
1614                 p = page;
1615                 do {
1616                         set_page_refcounted(p);
1617                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1618                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1619                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1620         } else {
1621                 set_page_refcounted(page);
1622                 __free_pages(page, pageblock_order);
1623         }
1624
1625         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1626 }
1627 #endif
1628
1629 /*
1630  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1631  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1632  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1633  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1634  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1635  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1636  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1637  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1638  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1639  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1640  *
1641  * -- nyc
1642  */
1643 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1644         int low, int high, struct free_area *area,
1645         int migratetype)
1646 {
1647         unsigned long size = 1 << high;
1648
1649         while (high > low) {
1650                 area--;
1651                 high--;
1652                 size >>= 1;
1653                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1654
1655                 /*
1656                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1657                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1658                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1659                  * pages will stay not present in virtual address space
1660                  */
1661                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1662                         continue;
1663
1664                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1665                 area->nr_free++;
1666                 set_page_order(&page[size], high);
1667         }
1668 }
1669
1670 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1671 {
1672         const char *bad_reason = NULL;
1673         unsigned long bad_flags = 0;
1674
1675         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1676                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1677         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1678                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1679         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1680                 bad_reason = "nonzero _count";
1681         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1682                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1683                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1684                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1685                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1686                 return;
1687         }
1688         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1689                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1690                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1691         }
1692 #ifdef CONFIG_MEMCG
1693         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1694                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1695 #endif
1696         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1697 }
1698
1699 /*
1700  * This page is about to be returned from the page allocator
1701  */
1702 static inline int check_new_page(struct page *page)
1703 {
1704         if (likely(page_expected_state(page,
1705                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1706                 return 0;
1707
1708         check_new_page_bad(page);
1709         return 1;
1710 }
1711
1712 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1713 {
1714         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1715                 page_poisoning_enabled();
1716 }
1717
1718 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1719 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1720 {
1721         return false;
1722 }
1723
1724 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1725 {
1726         return check_new_page(page);
1727 }
1728 #else
1729 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1730 {
1731         return check_new_page(page);
1732 }
1733 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1734 {
1735         return false;
1736 }
1737 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1738
1739 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1740 {
1741         int i;
1742         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1743                 struct page *p = page + i;
1744
1745                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1746                         return true;
1747         }
1748
1749         return false;
1750 }
1751
1752 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1753                                 gfp_t gfp_flags)
1754 {
1755         set_page_private(page, 0);
1756         set_page_refcounted(page);
1757
1758         arch_alloc_page(page, order);
1759         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1760         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1761         kasan_alloc_pages(page, order);
1762         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1763 }
1764
1765 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1766                                                         unsigned int alloc_flags)
1767 {
1768         int i;
1769
1770         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1771
1772         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1773                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1774                         clear_highpage(page + i);
1775
1776         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1777                 prep_compound_page(page, order);
1778
1779         /*
1780          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1781          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1782          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1783          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1784          */
1785         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1786                 set_page_pfmemalloc(page);
1787         else
1788                 clear_page_pfmemalloc(page);
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1793  * the smallest available page from the freelists
1794  */
1795 static inline
1796 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1797                                                 int migratetype)
1798 {
1799         unsigned int current_order;
1800         struct free_area *area;
1801         struct page *page;
1802
1803         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1804         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1805                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1806                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1807                                                         struct page, lru);
1808                 if (!page)
1809                         continue;
1810                 list_del(&page->lru);
1811                 rmv_page_order(page);
1812                 area->nr_free--;
1813                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1814                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1815                 return page;
1816         }
1817
1818         return NULL;
1819 }
1820
1821
1822 /*
1823  * This array describes the order lists are fallen back to when
1824  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1825  */
1826 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1827         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1828         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1829         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1830 #ifdef CONFIG_CMA
1831         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1832 #endif
1833 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1834         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1835 #endif
1836 };
1837
1838 #ifdef CONFIG_CMA
1839 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1840                                         unsigned int order)
1841 {
1842         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1843 }
1844 #else
1845 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1846                                         unsigned int order) { return NULL; }
1847 #endif
1848
1849 /*
1850  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1851  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1852  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1853  */
1854 static int move_freepages(struct zone *zone,
1855                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1856                           int migratetype, int *num_movable)
1857 {
1858         struct page *page;
1859         unsigned int order;
1860         int pages_moved = 0;
1861
1862 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1863         /*
1864          * page_zone is not safe to call in this context when
1865          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1866          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1867          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1868          * grouping pages by mobility
1869          */
1870         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1871 #endif
1872
1873         if (num_movable)
1874                 *num_movable = 0;
1875
1876         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1877                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1878                         page++;
1879                         continue;
1880                 }
1881
1882                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1883                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1884
1885                 if (!PageBuddy(page)) {
1886                         /*
1887                          * We assume that pages that could be isolated for
1888                          * migration are movable. But we don't actually try
1889                          * isolating, as that would be expensive.
1890                          */
1891                         if (num_movable &&
1892                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1893                                 (*num_movable)++;
1894
1895                         page++;
1896                         continue;
1897                 }
1898
1899                 order = page_order(page);
1900                 list_move(&page->lru,
1901                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1902                 page += 1 << order;
1903                 pages_moved += 1 << order;
1904         }
1905
1906         return pages_moved;
1907 }
1908
1909 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1910                                 int migratetype, int *num_movable)
1911 {
1912         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1913         struct page *start_page, *end_page;
1914
1915         start_pfn = page_to_pfn(page);
1916         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1917         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1918         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1919         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1920
1921         /* Do not cross zone boundaries */
1922         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1923                 start_page = page;
1924         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1925                 return 0;
1926
1927         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1928                                                                 num_movable);
1929 }
1930
1931 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1932                                         int start_order, int migratetype)
1933 {
1934         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1935
1936         while (nr_pageblocks--) {
1937                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1938                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1939         }
1940 }
1941
1942 /*
1943  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1944  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1945  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1946  *
1947  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1948  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1949  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1950  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1951  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1952  * pageblocks.
1953  */
1954 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1955 {
1956         /*
1957          * Leaving this order check is intended, although there is
1958          * relaxed order check in next check. The reason is that
1959          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1960          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1961          * so could be changed anytime.
1962          */
1963         if (order >= pageblock_order)
1964                 return true;
1965
1966         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1967                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1968                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1969                 page_group_by_mobility_disabled)
1970                 return true;
1971
1972         return false;
1973 }
1974
1975 /*
1976  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1977  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1978  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1979  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1980  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1981  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1982  */
1983 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1984                                         int start_type, bool whole_block)
1985 {
1986         unsigned int current_order = page_order(page);
1987         struct free_area *area;
1988         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1989         int old_block_type;
1990
1991         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1992
1993         /*
1994          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1995          * highatomic accounting.
1996          */
1997         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1998                 goto single_page;
1999
2000         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2001         if (current_order >= pageblock_order) {
2002                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2003                 goto single_page;
2004         }
2005
2006         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2007         if (!whole_block)
2008                 goto single_page;
2009
2010         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2011                                                 &movable_pages);
2012         /*
2013          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2014          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2015          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2016          */
2017         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2018                 alike_pages = movable_pages;
2019         } else {
2020                 /*
2021                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2022                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2023                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2024                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2025                  * exact migratetype of non-movable pages.
2026                  */
2027                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2028                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2029                                                 - (free_pages + movable_pages);
2030                 else
2031                         alike_pages = 0;
2032         }
2033
2034         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2035         if (!free_pages)
2036                 goto single_page;
2037
2038         /*
2039          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2040          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2041          */
2042         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2043                         page_group_by_mobility_disabled)
2044                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2045
2046         return;
2047
2048 single_page:
2049         area = &zone->free_area[current_order];
2050         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2051 }
2052
2053 /*
2054  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2055  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2056  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2057  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2058  */
2059 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2060                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2061 {
2062         int i;
2063         int fallback_mt;
2064
2065         if (area->nr_free == 0)
2066                 return -1;
2067
2068         *can_steal = false;
2069         for (i = 0;; i++) {
2070                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2071                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2072                         break;
2073
2074                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2075                         continue;
2076
2077                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2078                         *can_steal = true;
2079
2080                 if (!only_stealable)
2081                         return fallback_mt;
2082
2083                 if (*can_steal)
2084                         return fallback_mt;
2085         }
2086
2087         return -1;
2088 }
2089
2090 /*
2091  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2092  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2093  */
2094 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2095                                 unsigned int alloc_order)
2096 {
2097         int mt;
2098         unsigned long max_managed, flags;
2099
2100         /*
2101          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2102          * Check is race-prone but harmless.
2103          */
2104         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2105         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2106                 return;
2107
2108         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2109
2110         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2111         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2112                 goto out_unlock;
2113
2114         /* Yoink! */
2115         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2116         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2117             && !is_migrate_cma(mt)) {
2118                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2119                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2120                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2121         }
2122
2123 out_unlock:
2124         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2125 }
2126
2127 /*
2128  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2129  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2130  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2131  * to recover from than an OOM.
2132  *
2133  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2134  * pageblock is exhausted.
2135  */
2136 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2137                                                 bool force)
2138 {
2139         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2140         unsigned long flags;
2141         struct zoneref *z;
2142         struct zone *zone;
2143         struct page *page;
2144         int order;
2145         bool ret;
2146
2147         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2148                                                                 ac->nodemask) {
2149                 /*
2150                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2151                  * is really high.
2152                  */
2153                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2154                                         pageblock_nr_pages)
2155                         continue;
2156
2157                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2158                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2159                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2160
2161                         page = list_first_entry_or_null(
2162                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2163                                         struct page, lru);
2164                         if (!page)
2165                                 continue;
2166
2167                         /*
2168                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2169                          * we can counter several free pages in a pageblock
2170                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2171                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2172                          * adjust the count once.
2173                          */
2174                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2175                                 /*
2176                                  * It should never happen but changes to
2177                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2178                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2179                                  * while unreserving so be safe and watch for
2180                                  * underflows.
2181                                  */
2182                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2183                                                 pageblock_nr_pages,
2184                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2185                         }
2186
2187                         /*
2188                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2189                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2190                          * is doing the work and needs the pages. More
2191                          * importantly, if the block was always converted to
2192                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2193                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2194                          * may increase.
2195                          */
2196                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2197                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2198                                                                         NULL);
2199                         if (ret) {
2200                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2201                                 return ret;
2202                         }
2203                 }
2204                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2205         }
2206
2207         return false;
2208 }
2209
2210 /*
2211  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2212  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2213  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2214  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2215  *
2216  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2217  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2218  * condition simpler.
2219  */
2220 static inline bool
2221 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2222 {
2223         struct free_area *area;
2224         int current_order;
2225         struct page *page;
2226         int fallback_mt;
2227         bool can_steal;
2228
2229         /*
2230          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2231          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2232          * would be too costly to do exactly.
2233          */
2234         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2235                                 --current_order) {
2236                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2237                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2238                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2239                 if (fallback_mt == -1)
2240                         continue;
2241
2242                 /*
2243                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2244                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2245                  * steal and split the smallest available page instead of the
2246                  * largest available page, because even if the next movable
2247                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2248                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2249                  */
2250                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2251                                         && current_order > order)
2252                         goto find_smallest;
2253
2254                 goto do_steal;
2255         }
2256
2257         return false;
2258
2259 find_smallest:
2260         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2261                                                         current_order++) {
2262                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2263                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2264                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2265                 if (fallback_mt != -1)
2266                         break;
2267         }
2268
2269         /*
2270          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2271          * when looking for the largest page.
2272          */
2273         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2274
2275 do_steal:
2276         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2277                                                         struct page, lru);
2278
2279         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2280
2281         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2282                 start_migratetype, fallback_mt);
2283
2284         return true;
2285
2286 }
2287
2288 /*
2289  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2290  * Call me with the zone->lock already held.
2291  */
2292 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2293                                 int migratetype)
2294 {
2295         struct page *page;
2296
2297 retry:
2298         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2299         if (unlikely(!page)) {
2300                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2301                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2302
2303                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2304                         goto retry;
2305         }
2306
2307         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2308         return page;
2309 }
2310
2311 /*
2312  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2313  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2314  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2315  */
2316 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2317                         unsigned long count, struct list_head *list,
2318                         int migratetype, bool cold)
2319 {
2320         int i, alloced = 0;
2321
2322         spin_lock(&zone->lock);
2323         for (i = 0; i < count; ++i) {
2324                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2325                 if (unlikely(page == NULL))
2326                         break;
2327
2328                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2329                         continue;
2330
2331                 /*
2332                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2333                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2334                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2335                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2336                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2337                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2338                  * properly.
2339                  */
2340                 if (likely(!cold))
2341                         list_add(&page->lru, list);
2342                 else
2343                         list_add_tail(&page->lru, list);
2344                 list = &page->lru;
2345                 alloced++;
2346                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2347                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2348                                               -(1 << order));
2349         }
2350
2351         /*
2352          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2353          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2354          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2355          * pages added to the pcp list.
2356          */
2357         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2358         spin_unlock(&zone->lock);
2359         return alloced;
2360 }
2361
2362 #ifdef CONFIG_NUMA
2363 /*
2364  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2365  * currently executing processor on remote nodes after they have
2366  * expired.
2367  *
2368  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2369  * a single processor.
2370  */
2371 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2372 {
2373         unsigned long flags;
2374         int to_drain, batch;
2375
2376         local_irq_save(flags);
2377         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2378         to_drain = min(pcp->count, batch);
2379         if (to_drain > 0) {
2380                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2381                 pcp->count -= to_drain;
2382         }
2383         local_irq_restore(flags);
2384 }
2385 #endif
2386
2387 /*
2388  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2389  *
2390  * The processor must either be the current processor and the
2391  * thread pinned to the current processor or a processor that
2392  * is not online.
2393  */
2394 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2395 {
2396         unsigned long flags;
2397         struct per_cpu_pageset *pset;
2398         struct per_cpu_pages *pcp;
2399
2400         local_irq_save(flags);
2401         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2402
2403         pcp = &pset->pcp;
2404         if (pcp->count) {
2405                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2406                 pcp->count = 0;
2407         }
2408         local_irq_restore(flags);
2409 }
2410
2411 /*
2412  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2413  *
2414  * The processor must either be the current processor and the
2415  * thread pinned to the current processor or a processor that
2416  * is not online.
2417  */
2418 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2419 {
2420         struct zone *zone;
2421
2422         for_each_populated_zone(zone) {
2423                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2424         }
2425 }
2426
2427 /*
2428  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2429  *
2430  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2431  * the single zone's pages.
2432  */
2433 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2434 {
2435         int cpu = smp_processor_id();
2436
2437         if (zone)
2438                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2439         else
2440                 drain_pages(cpu);
2441 }
2442
2443 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2444 {
2445         /*
2446          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2447          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2448          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2449          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2450          * a different one.
2451          */
2452         preempt_disable();
2453         drain_local_pages(NULL);
2454         preempt_enable();
2455 }
2456
2457 /*
2458  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2459  *
2460  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2461  *
2462  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2463  */
2464 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2465 {
2466         int cpu;
2467
2468         /*
2469          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2470          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2471          */
2472         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2473
2474         /*
2475          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2476          * initialized.
2477          */
2478         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2479                 return;
2480
2481         /* Workqueues cannot recurse */
2482         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2483                 return;
2484
2485         /*
2486          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2487          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2488          * the drain to be complete when the call returns.
2489          */
2490         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2491                 if (!zone)
2492                         return;
2493                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2494         }
2495
2496         /*
2497          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2498          * as offline notification will cause the notified
2499          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2500          * disables preemption as part of its processing
2501          */
2502         for_each_online_cpu(cpu) {
2503                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2504                 struct zone *z;
2505                 bool has_pcps = false;
2506
2507                 if (zone) {
2508                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2509                         if (pcp->pcp.count)
2510                                 has_pcps = true;
2511                 } else {
2512                         for_each_populated_zone(z) {
2513                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2514                                 if (pcp->pcp.count) {
2515                                         has_pcps = true;
2516                                         break;
2517                                 }
2518                         }
2519                 }
2520
2521                 if (has_pcps)
2522                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2523                 else
2524                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2525         }
2526
2527         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2528                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2529                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2530                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2531         }
2532         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2533                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2534
2535         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2536 }
2537
2538 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2539
2540 /*
2541  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2542  */
2543 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2544
2545 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2546 {
2547         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2548         unsigned long flags;
2549         unsigned int order, t;
2550         struct page *page;
2551
2552         if (zone_is_empty(zone))
2553                 return;
2554
2555         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2556
2557         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2558         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2559                 if (pfn_valid(pfn)) {
2560                         page = pfn_to_page(pfn);
2561
2562                         if (!--page_count) {
2563                                 touch_nmi_watchdog();
2564                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2565                         }
2566
2567                         if (page_zone(page) != zone)
2568                                 continue;
2569
2570                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2571                                 swsusp_unset_page_free(page);
2572                 }
2573
2574         for_each_migratetype_order(order, t) {
2575                 list_for_each_entry(page,
2576                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2577                         unsigned long i;
2578
2579                         pfn = page_to_pfn(page);
2580                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2581                                 if (!--page_count) {
2582                                         touch_nmi_watchdog();
2583                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2584                                 }
2585                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2586                         }
2587                 }
2588         }
2589         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2590 }
2591 #endif /* CONFIG_PM */
2592
2593 /*
2594  * Free a 0-order page
2595  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2596  */
2597 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2598 {
2599         struct zone *zone = page_zone(page);
2600         struct per_cpu_pages *pcp;
2601         unsigned long flags;
2602         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2603         int migratetype;
2604
2605         if (!free_pcp_prepare(page))
2606                 return;
2607
2608         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2609         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2610         local_irq_save(flags);
2611         __count_vm_event(PGFREE);
2612
2613         /*
2614          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2615          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2616          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2617          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2618          * excessively into the page allocator
2619          */
2620         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2621                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2622                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2623                         goto out;
2624                 }
2625                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2626         }
2627
2628         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2629         if (!cold)
2630                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2631         else
2632                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2633         pcp->count++;
2634         if (pcp->count >= pcp->high) {
2635                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2636                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2637                 pcp->count -= batch;
2638         }
2639
2640 out:
2641         local_irq_restore(flags);
2642 }
2643
2644 /*
2645  * Free a list of 0-order pages
2646  */
2647 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2648 {
2649         struct page *page, *next;
2650
2651         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2652                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2653                 free_hot_cold_page(page, cold);
2654         }
2655 }
2656
2657 /*
2658  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2659  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2660  * Each sub-page must be freed individually.
2661  *
2662  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2663  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2664  */
2665 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2666 {
2667         int i;
2668
2669         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2670         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2671
2672 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2673         /*
2674          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2675          * otherwise free the whole shadow.
2676          */
2677         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2678                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2679 #endif
2680
2681         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2682                 set_page_refcounted(page + i);
2683         split_page_owner(page, order);
2684 }
2685 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2686
2687 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2688 {
2689         unsigned long watermark;
2690         struct zone *zone;
2691         int mt;
2692
2693         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2694
2695         zone = page_zone(page);
2696         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2697
2698         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2699                 /*
2700                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2701                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2702                  * watermark, because we already know our high-order page
2703                  * exists.
2704                  */
2705                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2706                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2707                         return 0;
2708
2709                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2710         }
2711
2712         /* Remove page from free list */
2713         list_del(&page->lru);
2714         zone->free_area[order].nr_free--;
2715         rmv_page_order(page);
2716
2717         /*
2718          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2719          * pageblock
2720          */
2721         if (order >= pageblock_order - 1) {
2722                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2723                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2724                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2725                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2726                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2727                                 set_pageblock_migratetype(page,
2728                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2729                 }
2730         }
2731
2732
2733         return 1UL << order;
2734 }
2735
2736 /*
2737  * Update NUMA hit/miss statistics
2738  *
2739  * Must be called with interrupts disabled.
2740  */
2741 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2742 {
2743 #ifdef CONFIG_NUMA
2744         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2745
2746         if (z->node != numa_node_id())
2747                 local_stat = NUMA_OTHER;
2748
2749         if (z->node == preferred_zone->node)
2750                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2751         else {
2752                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2753                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2754         }
2755         __inc_zone_state(z, local_stat);
2756 #endif
2757 }
2758
2759 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2760 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2761                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2762                         struct list_head *list)
2763 {
2764         struct page *page;
2765
2766         do {
2767                 if (list_empty(list)) {
2768                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2769                                         pcp->batch, list,
2770                                         migratetype, cold);
2771                         if (unlikely(list_empty(list)))
2772                                 return NULL;
2773                 }
2774
2775                 if (cold)
2776                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2777                 else
2778                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2779
2780                 list_del(&page->lru);
2781                 pcp->count--;
2782         } while (check_new_pcp(page));
2783
2784         return page;
2785 }
2786
2787 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2788 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2789                         struct zone *zone, unsigned int order,
2790                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2791 {
2792         struct per_cpu_pages *pcp;
2793         struct list_head *list;
2794         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2795         struct page *page;
2796         unsigned long flags;
2797
2798         local_irq_save(flags);
2799         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2800         list = &pcp->lists[migratetype];
2801         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2802         if (page) {
2803                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2804                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2805         }
2806         local_irq_restore(flags);
2807         return page;
2808 }
2809
2810 /*
2811  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2812  */
2813 static inline
2814 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2815                         struct zone *zone, unsigned int order,
2816                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2817                         int migratetype)
2818 {
2819         unsigned long flags;
2820         struct page *page;
2821
2822         if (likely(order == 0)) {
2823                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2824                                 gfp_flags, migratetype);
2825                 goto out;
2826         }
2827
2828         /*
2829          * We most definitely don't want callers attempting to
2830          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2831          */
2832         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2833         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2834
2835         do {
2836                 page = NULL;
2837                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2838                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2839                         if (page)
2840                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2841                 }
2842                 if (!page)
2843                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2844         } while (page && check_new_pages(page, order));
2845         spin_unlock(&zone->lock);
2846         if (!page)
2847                 goto failed;
2848         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2849                                   get_pcppage_migratetype(page));
2850
2851         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2852         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2853         local_irq_restore(flags);
2854
2855 out:
2856         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2857         return page;
2858
2859 failed:
2860         local_irq_restore(flags);
2861         return NULL;
2862 }
2863
2864 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2865
2866 static struct {
2867         struct fault_attr attr;
2868
2869         bool ignore_gfp_highmem;
2870         bool ignore_gfp_reclaim;
2871         u32 min_order;
2872 } fail_page_alloc = {
2873         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2874         .ignore_gfp_reclaim = true,
2875         .ignore_gfp_highmem = true,
2876         .min_order = 1,
2877 };
2878
2879 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2880 {
2881         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2882 }
2883 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2884
2885 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2886 {
2887         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2888                 return false;
2889         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2890                 return false;
2891         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2892                 return false;
2893         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2894                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2895                 return false;
2896
2897         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2898 }
2899
2900 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2901
2902 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2903 {
2904         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2905         struct dentry *dir;
2906
2907         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2908                                         &fail_page_alloc.attr);
2909         if (IS_ERR(dir))
2910                 return PTR_ERR(dir);
2911
2912         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2913                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2914                 goto fail;
2915         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2916                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2917                 goto fail;
2918         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2919                                 &fail_page_alloc.min_order))
2920                 goto fail;
2921
2922         return 0;
2923 fail:
2924         debugfs_remove_recursive(dir);
2925
2926         return -ENOMEM;
2927 }
2928
2929 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2930
2931 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2932
2933 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2934
2935 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2936 {
2937         return false;
2938 }
2939
2940 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2941
2942 /*
2943  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2944  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2945  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2946  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2947  */
2948 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2949                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2950                          long free_pages)
2951 {
2952         long min = mark;
2953         int o;
2954         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2955
2956         /* free_pages may go negative - that's OK */
2957         free_pages -= (1 << order) - 1;
2958
2959         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2960                 min -= min / 2;
2961
2962         /*
2963          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2964          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2965          * atomic reserve but it avoids a search.
2966          */
2967         if (likely(!alloc_harder))
2968                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2969         else
2970                 min -= min / 4;
2971
2972 #ifdef CONFIG_CMA
2973         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2974         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2975                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2976 #endif
2977
2978         /*
2979          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2980          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2981          * even if a suitable page happened to be free.
2982          */
2983         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2984                 return false;
2985
2986         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2987         if (!order)
2988                 return true;
2989
2990         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2991         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2992                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2993                 int mt;
2994
2995                 if (!area->nr_free)
2996                         continue;
2997
2998                 if (alloc_harder)
2999                         return true;
3000
3001                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3002                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3003                                 return true;
3004                 }
3005
3006 #ifdef CONFIG_CMA
3007                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3008                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3009                         return true;
3010                 }
3011 #endif
3012         }
3013         return false;
3014 }
3015
3016 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3017                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3018 {
3019         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3020                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3021 }
3022
3023 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3024                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3025 {
3026         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3027         long cma_pages = 0;
3028
3029 #ifdef CONFIG_CMA
3030         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3031         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3032                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3033 #endif
3034
3035         /*
3036          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3037          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3038          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3039          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3040          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3041          */
3042         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3043                 return true;
3044
3045         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3046                                         free_pages);
3047 }
3048
3049 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3050                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3051 {
3052         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3053
3054         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3055                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3056
3057         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3058                                                                 free_pages);
3059 }
3060
3061 #ifdef CONFIG_NUMA
3062 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3063 {
3064         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3065                                 RECLAIM_DISTANCE;
3066 }
3067 #else   /* CONFIG_NUMA */
3068 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3069 {
3070         return true;
3071 }
3072 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3073
3074 /*
3075  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3076  * a page.
3077  */
3078 static struct page *
3079 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3080                                                 const struct alloc_context *ac)
3081 {
3082         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3083         struct zone *zone;
3084         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3085
3086         /*
3087          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3088          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3089          */
3090         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3091                                                                 ac->nodemask) {
3092                 struct page *page;
3093                 unsigned long mark;
3094
3095                 if (cpusets_enabled() &&
3096                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3097                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3098                                 continue;
3099                 /*
3100                  * When allocating a page cache page for writing, we
3101                  * want to get it from a node that is within its dirty
3102                  * limit, such that no single node holds more than its
3103                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3104                  * The dirty limits take into account the node's
3105                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3106                  * should be able to balance it without having to
3107                  * write pages from its LRU list.
3108                  *
3109                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3110                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3111                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3112                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3113                  * nodes are together not big enough to reach the
3114                  * global limit.  The proper fix for these situations
3115                  * will require awareness of nodes in the
3116                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3117                  */
3118                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3119                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3120                                 continue;
3121
3122                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3123                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3124                                 continue;
3125                         }
3126                 }
3127
3128                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3129                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3130                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3131                         int ret;
3132
3133                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3134                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3135                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3136                                 goto try_this_zone;
3137
3138                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3139                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3140                                 continue;
3141
3142                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3143                         switch (ret) {
3144                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3145                                 /* did not scan */
3146                                 continue;
3147                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3148                                 /* scanned but unreclaimable */
3149                                 continue;
3150                         default:
3151                                 /* did we reclaim enough */
3152                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3153                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3154                                         goto try_this_zone;
3155
3156                                 continue;
3157                         }
3158                 }
3159
3160 try_this_zone:
3161                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3162                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3163                 if (page) {
3164                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3165
3166                         /*
3167                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3168                          * if the pageblock should be reserved for the future
3169                          */
3170                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3171                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3172
3173                         return page;
3174                 }
3175         }
3176
3177         return NULL;
3178 }
3179
3180 /*
3181  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3182  * meminfo in irq context.
3183  */
3184 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3185 {
3186         bool ret = false;
3187
3188 #if NODES_SHIFT > 8
3189         ret = in_interrupt();
3190 #endif
3191         return ret;
3192 }
3193
3194 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3195 {
3196         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3197         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3198
3199         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3200                 return;
3201
3202         /*
3203          * This documents exceptions given to allocations in certain
3204          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3205          * of allowed nodes.
3206          */
3207         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3208                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3209                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3210                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3211         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3212                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3213
3214         show_mem(filter, nodemask);
3215 }
3216
3217 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3218 {
3219         struct va_format vaf;
3220         va_list args;
3221         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3222                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3223
3224         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3225                 return;
3226
3227         pr_warn("%s: ", current->comm);
3228
3229         va_start(args, fmt);
3230         vaf.fmt = fmt;
3231         vaf.va = &args;
3232         pr_cont("%pV", &vaf);
3233         va_end(args);
3234
3235         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3236         if (nodemask)
3237                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3238         else
3239                 pr_cont("(null)\n");
3240
3241         cpuset_print_current_mems_allowed();
3242
3243         dump_stack();
3244         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3245 }
3246
3247 static inline struct page *
3248 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3249                               unsigned int alloc_flags,
3250                               const struct alloc_context *ac)
3251 {
3252         struct page *page;
3253
3254         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3255                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3256         /*
3257          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3258          * are depleted
3259          */
3260         if (!page)
3261                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3262                                 alloc_flags, ac);
3263
3264         return page;
3265 }
3266
3267 static inline struct page *
3268 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3269         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3270 {
3271         struct oom_control oc = {
3272                 .zonelist = ac->zonelist,
3273                 .nodemask = ac->nodemask,
3274                 .memcg = NULL,
3275                 .gfp_mask = gfp_mask,
3276                 .order = order,
3277         };
3278         struct page *page;
3279
3280         *did_some_progress = 0;
3281
3282         /*
3283          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3284          * making progress for us.
3285          */
3286         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3287                 *did_some_progress = 1;
3288                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3289                 return NULL;
3290         }
3291
3292         /*
3293          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3294          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3295          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3296          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3297          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3298          */
3299         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3300                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3301                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3302         if (page)
3303                 goto out;
3304
3305         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3306         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3307                 goto out;
3308         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3309         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3310                 goto out;
3311         /*
3312          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3313          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3314          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3315          * fallback than shooting a random task.
3316          */
3317         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3318                 goto out;
3319         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3320         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3321                 goto out;
3322         if (pm_suspended_storage())
3323                 goto out;
3324         /*
3325          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3326          * other request to make a forward progress.
3327          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3328          * do much for this context but let's try it to at least get
3329          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3330          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3331          * failures more gracefully we should just bail out here.
3332          */
3333
3334         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3335         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3336                 goto out;
3337
3338         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3339         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3340                 *did_some_progress = 1;
3341
3342                 /*
3343                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3344                  * reserves
3345                  */
3346                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3347                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3348                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3349         }
3350 out:
3351         mutex_unlock(&oom_lock);
3352         return page;
3353 }
3354
3355 /*
3356  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3357  * killer is consider as the only way to move forward.
3358  */
3359 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3360
3361 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3362 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3363 static struct page *
3364 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3365                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3366                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3367 {
3368         struct page *page;
3369         unsigned int noreclaim_flag;
3370
3371         if (!order)
3372                 return NULL;
3373
3374         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3375         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3376                                                                         prio);
3377         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3378
3379         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3380                 return NULL;
3381
3382         /*
3383          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3384          * count a compaction stall
3385          */
3386         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3387
3388         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3389
3390         if (page) {
3391                 struct zone *zone = page_zone(page);
3392
3393                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3394                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3395                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3396                 return page;
3397         }
3398
3399         /*
3400          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3401          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3402          */
3403         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3404
3405         cond_resched();
3406
3407         return NULL;
3408 }
3409
3410 static inline bool
3411 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3412                      enum compact_result compact_result,
3413                      enum compact_priority *compact_priority,
3414                      int *compaction_retries)
3415 {
3416         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3417         int min_priority;
3418         bool ret = false;
3419         int retries = *compaction_retries;
3420         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3421
3422         if (!order)
3423                 return false;
3424
3425         if (compaction_made_progress(compact_result))
3426                 (*compaction_retries)++;
3427
3428         /*
3429          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3430          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3431          * failure could be caused by insufficient priority
3432          */
3433         if (compaction_failed(compact_result))
3434                 goto check_priority;
3435
3436         /*
3437          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3438          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3439          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3440          * compaction.
3441          */
3442         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3443                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3444                 goto out;
3445         }
3446
3447         /*
3448          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3449          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3450          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3451          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3452          * would need much more detailed feedback from compaction to
3453          * make a better decision.
3454          */
3455         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3456                 max_retries /= 4;
3457         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3458                 ret = true;
3459                 goto out;
3460         }
3461
3462         /*
3463          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3464          * all retries or failed at the lower priorities.
3465          */
3466 check_priority:
3467         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3468                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3469
3470         if (*compact_priority > min_priority) {
3471                 (*compact_priority)--;
3472                 *compaction_retries = 0;
3473                 ret = true;
3474         }
3475 out:
3476         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3477         return ret;
3478 }
3479 #else
3480 static inline struct page *
3481 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3482                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3483                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3484 {
3485         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3486         return NULL;
3487 }
3488
3489 static inline bool
3490 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3491                      enum compact_result compact_result,
3492                      enum compact_priority *compact_priority,
3493                      int *compaction_retries)
3494 {
3495         struct zone *zone;
3496         struct zoneref *z;
3497
3498         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3499                 return false;
3500
3501         /*
3502          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3503          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3504          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3505          * watermarks are OK.
3506          */
3507         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3508                                         ac->nodemask) {
3509                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3510                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3511                         return true;
3512         }
3513         return false;
3514 }
3515 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3516
3517 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3518 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3519         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3520
3521 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3522 {
3523         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3524
3525         /* no reclaim without waiting on it */
3526         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3527                 return false;
3528
3529         /* this guy won't enter reclaim */
3530         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) && !(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3531                 return false;
3532
3533         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3534         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3535                 return false;
3536
3537         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3538                 return false;
3539
3540         return true;
3541 }
3542
3543 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3544 {
3545         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3546                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3547 }
3548 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3549
3550 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3551 {
3552         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3553                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3554 }
3555 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3556 #endif
3557
3558 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3559 static int
3560 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3561                                         const struct alloc_context *ac)
3562 {
3563         struct reclaim_state reclaim_state;
3564         int progress;
3565         unsigned int noreclaim_flag;
3566
3567         cond_resched();
3568
3569         /* We now go into synchronous reclaim */
3570         cpuset_memory_pressure_bump();
3571         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3572         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3573         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3574         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3575
3576         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3577                                                                 ac->nodemask);
3578
3579         current->reclaim_state = NULL;
3580         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3581         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3582
3583         cond_resched();
3584
3585         return progress;
3586 }
3587
3588 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3589 static inline struct page *
3590 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3591                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3592                 unsigned long *did_some_progress)
3593 {
3594         struct page *page = NULL;
3595         bool drained = false;
3596
3597         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3598         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3599                 return NULL;
3600
3601 retry:
3602         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3603
3604         /*
3605          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3606          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3607          * Shrink them them and try again
3608          */
3609         if (!page && !drained) {
3610                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3611                 drain_all_pages(NULL);
3612                 drained = true;
3613                 goto retry;
3614         }
3615
3616         return page;
3617 }
3618
3619 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3620 {
3621         struct zoneref *z;
3622         struct zone *zone;
3623         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3624
3625         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3626                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3627                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3628                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3629                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3630         }
3631 }
3632
3633 static inline unsigned int
3634 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3635 {
3636         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3637
3638         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3639         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3640
3641         /*
3642          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3643          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3644          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3645          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3646          */
3647         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3648
3649         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3650                 /*
3651                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3652                  * if it can't schedule.
3653                  */
3654                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3655                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3656                 /*
3657                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3658                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3659                  */
3660                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3661         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3662                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3663
3664 #ifdef CONFIG_CMA
3665         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3666                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3667 #endif
3668         return alloc_flags;
3669 }
3670
3671 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3672 {
3673         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3674                 return false;
3675
3676         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3677                 return true;
3678         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3679                 return true;
3680         if (!in_interrupt() &&
3681                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3682                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3683                 return true;
3684
3685         return false;
3686 }
3687
3688 /*
3689  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3690  * for the given allocation request.
3691  *
3692  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3693  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3694  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3695  *
3696  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3697  */
3698 static inline bool
3699 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3700                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3701                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3702 {
3703         struct zone *zone;
3704         struct zoneref *z;
3705
3706         /*
3707          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3708          * their order will become available due to high fragmentation so
3709          * always increment the no progress counter for them
3710          */
3711         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3712                 *no_progress_loops = 0;
3713         else
3714                 (*no_progress_loops)++;
3715
3716         /*
3717          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3718          * several times in the row.
3719          */
3720         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3721                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3722                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3723         }
3724
3725         /*
3726          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3727          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3728          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3729          * screwed and have to go OOM.
3730          */
3731         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3732                                         ac->nodemask) {
3733                 unsigned long available;
3734                 unsigned long reclaimable;
3735                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3736                 bool wmark;
3737
3738                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3739                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3740
3741                 /*
3742                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3743                  * reclaimable pages?
3744                  */
3745                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3746                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3747                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3748                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3749                 if (wmark) {
3750                         /*
3751                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3752                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3753                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3754                          * prevent from pre mature OOM
3755                          */
3756                         if (!did_some_progress) {
3757                                 unsigned long write_pending;
3758
3759                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3760                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3761
3762                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3763                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3764                                         return true;
3765                                 }
3766                         }
3767
3768                         /*
3769                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3770                          * context and the current implementation of the WQ
3771                          * concurrency control doesn't recognize that
3772                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3773                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3774                          * do a short sleep here rather than calling
3775                          * cond_resched().
3776                          */
3777                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3778                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3779                         else
3780                                 cond_resched();
3781
3782                         return true;
3783                 }
3784         }
3785
3786         return false;
3787 }
3788
3789 static inline bool
3790 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3791 {
3792         /*
3793          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3794          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3795          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3796          * such a way the check therein was true, and then it became false
3797          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3798          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3799          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3800          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3801          * caller can deal with a violated nodemask.
3802          */
3803         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3804                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3805                 ac->nodemask = NULL;
3806                 return true;
3807         }
3808
3809         /*
3810          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3811          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3812          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3813          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3814          * retry.
3815          */
3816         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3817                 return true;
3818
3819         return false;
3820 }
3821
3822 static inline struct page *
3823 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3824                                                 struct alloc_context *ac)
3825 {
3826         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3827         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3828         struct page *page = NULL;
3829         unsigned int alloc_flags;
3830         unsigned long did_some_progress;
3831         enum compact_priority compact_priority;
3832         enum compact_result compact_result;
3833         int compaction_retries;
3834         int no_progress_loops;
3835         unsigned long alloc_start = jiffies;
3836         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3837         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3838
3839         /*
3840          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3841          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3842          * be using allocators in order of preference for an area that is
3843          * too large.
3844          */
3845         if (order >= MAX_ORDER) {
3846                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3847                 return NULL;
3848         }
3849
3850         /*
3851          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3852          * callers that are not in atomic context.
3853          */
3854         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3855                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3856                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3857
3858 retry_cpuset:
3859         compaction_retries = 0;
3860         no_progress_loops = 0;
3861         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3862         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3863
3864         /*
3865          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3866          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3867          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3868          */
3869         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3870
3871         /*
3872          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3873          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3874          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3875          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3876          */
3877         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3878                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3879         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3880                 goto nopage;
3881
3882         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3883                 wake_all_kswapds(order, ac);
3884
3885         /*
3886          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3887          * that first
3888          */
3889         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3890         if (page)
3891                 goto got_pg;
3892
3893         /*
3894          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3895          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3896          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3897          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3898          * same migratetype.
3899          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3900          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3901          */
3902         if (can_direct_reclaim &&
3903                         (costly_order ||
3904                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3905                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3906                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3907                                                 alloc_flags, ac,
3908                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3909                                                 &compact_result);
3910                 if (page)
3911                         goto got_pg;
3912
3913                 /*
3914                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3915                  * includes THP page fault allocations
3916                  */
3917                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3918                         /*
3919                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3920                          * it is because sync compaction recently failed. If
3921                          * this is the case and the caller requested a THP
3922                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3923                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3924                          * direct reclaim.
3925                          */
3926                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3927                                 goto nopage;
3928
3929                         /*
3930                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3931                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3932                          * using async compaction.
3933                          */
3934                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3935                 }
3936         }
3937
3938 retry:
3939         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3940         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3941                 wake_all_kswapds(order, ac);
3942
3943         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3944                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3945
3946         /*
3947          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3948          * These allocations are high priority and system rather than user
3949          * orientated.
3950          */
3951         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3952                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3953                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3954                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3955         }
3956
3957         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3958         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3959         if (page)
3960                 goto got_pg;
3961
3962         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3963         if (!can_direct_reclaim)
3964                 goto nopage;
3965
3966         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3967         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3968                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3969                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3970                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3971                 stall_timeout += 10 * HZ;
3972         }
3973
3974         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3975         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3976                 goto nopage;
3977
3978         /* Try direct reclaim and then allocating */
3979         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3980                                                         &did_some_progress);
3981         if (page)
3982                 goto got_pg;
3983
3984         /* Try direct compaction and then allocating */
3985         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3986                                         compact_priority, &compact_result);
3987         if (page)
3988                 goto got_pg;
3989
3990         /* Do not loop if specifically requested */
3991         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3992                 goto nopage;
3993
3994         /*
3995          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3996          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
3997          */
3998         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
3999                 goto nopage;
4000
4001         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4002                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4003                 goto retry;
4004
4005         /*
4006          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4007          * reclaim is not able to make any progress because the current
4008          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4009          * of free memory (see __compaction_suitable)
4010          */
4011         if (did_some_progress > 0 &&
4012                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4013                                 compact_result, &compact_priority,
4014                                 &compaction_retries))
4015                 goto retry;
4016
4017
4018         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4019         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4020                 goto retry_cpuset;
4021
4022         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4023         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4024         if (page)
4025                 goto got_pg;
4026
4027         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4028         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
4029             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
4030              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4031                 goto nopage;
4032
4033         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4034         if (did_some_progress) {
4035                 no_progress_loops = 0;
4036                 goto retry;
4037         }
4038
4039 nopage:
4040         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4041         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4042                 goto retry_cpuset;
4043
4044         /*
4045          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4046          * we always retry
4047          */
4048         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4049                 /*
4050                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4051                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4052                  */
4053                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4054                         goto fail;
4055
4056                 /*
4057                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4058                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4059                  * for somebody to do a work for us
4060                  */
4061                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4062
4063                 /*
4064                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4065                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4066                  * so that we can identify them and convert them to something
4067                  * else.
4068                  */
4069                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4070
4071                 /*
4072                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4073                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4074                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4075                  * the situation worse
4076                  */
4077                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4078                 if (page)
4079                         goto got_pg;
4080
4081                 cond_resched();
4082                 goto retry;
4083         }
4084 fail:
4085         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4086                         "page allocation failure: order:%u", order);
4087 got_pg:
4088         return page;
4089 }
4090
4091 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4092                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4093                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4094                 unsigned int *alloc_flags)
4095 {
4096         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4097         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4098         ac->nodemask = nodemask;
4099         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4100
4101         if (cpusets_enabled()) {
4102                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4103                 if (!ac->nodemask)
4104                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4105                 else
4106                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4107         }
4108
4109         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4110         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4111
4112         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4113
4114         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4115                 return false;
4116
4117         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4118                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4119
4120         return true;
4121 }
4122
4123 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4124 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4125                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4126 {
4127         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4128         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4129
4130         /*
4131          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4132          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4133          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4134          */
4135         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4136                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4137 }
4138
4139 /*
4140  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4141  */
4142 struct page *
4143 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4144                                                         nodemask_t *nodemask)
4145 {
4146         struct page *page;
4147         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4148         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4149         struct alloc_context ac = { };
4150
4151         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4152         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4153                 return NULL;
4154
4155         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4156
4157         /* First allocation attempt */
4158         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4159         if (likely(page))
4160                 goto out;
4161
4162         /*
4163          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4164          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4165          * from a particular context which has been marked by
4166          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4167          */
4168         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4169         ac.spread_dirty_pages = false;
4170
4171         /*
4172          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4173          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4174          */
4175         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4176                 ac.nodemask = nodemask;
4177
4178         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4179
4180 out:
4181         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4182             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4183                 __free_pages(page, order);
4184                 page = NULL;
4185         }
4186
4187         if (kmemcheck_enabled && page)
4188                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4189
4190         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4191
4192         return page;
4193 }
4194 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4195
4196 /*
4197  * Common helper functions.
4198  */
4199 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4200 {
4201         struct page *page;
4202
4203         /*
4204          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4205          * a highmem page
4206          */
4207         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4208
4209         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4210         if (!page)
4211                 return 0;
4212         return (unsigned long) page_address(page);
4213 }
4214 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4215
4216 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4217 {
4218         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4219 }
4220 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4221
4222 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4223 {
4224         if (put_page_testzero(page)) {
4225                 if (order == 0)
4226                         free_hot_cold_page(page, false);
4227                 else
4228                         __free_pages_ok(page, order);
4229         }
4230 }
4231
4232 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4233
4234 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4235 {
4236         if (addr != 0) {
4237                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4238                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4239         }
4240 }
4241
4242 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4243
4244 /*
4245  * Page Fragment:
4246  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4247  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4248  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4249  *
4250  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4251  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4252  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4253  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4254  */
4255 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4256                                              gfp_t gfp_mask)
4257 {
4258         struct page *page = NULL;
4259         gfp_t gfp = gfp_mask;
4260
4261 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4262         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4263                     __GFP_NOMEMALLOC;
4264         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4265                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4266         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4267 #endif
4268         if (unlikely(!page))
4269                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4270
4271         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4272
4273         return page;
4274 }
4275
4276 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4277 {
4278         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4279
4280         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4281                 unsigned int order = compound_order(page);
4282
4283                 if (order == 0)
4284                         free_hot_cold_page(page, false);
4285                 else
4286                         __free_pages_ok(page, order);
4287         }
4288 }
4289 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4290
4291 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4292                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4293 {
4294         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4295         struct page *page;
4296         int offset;
4297
4298         if (unlikely(!nc->va)) {
4299 refill:
4300                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4301                 if (!page)
4302                         return NULL;
4303
4304 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4305                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4306                 size = nc->size;
4307 #endif
4308                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4309                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4310                  */
4311                 page_ref_add(page, size - 1);
4312
4313                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4314                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4315                 nc->pagecnt_bias = size;
4316                 nc->offset = size;
4317         }
4318
4319         offset = nc->offset - fragsz;
4320         if (unlikely(offset < 0)) {
4321                 page = virt_to_page(nc->va);
4322
4323                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4324                         goto refill;
4325
4326 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4327                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4328                 size = nc->size;
4329 #endif
4330                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4331                 set_page_count(page, size);
4332
4333                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4334                 nc->pagecnt_bias = size;
4335                 offset = size - fragsz;
4336         }
4337
4338         nc->pagecnt_bias--;
4339         nc->offset = offset;
4340
4341         return nc->va + offset;
4342 }
4343 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4344
4345 /*
4346  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4347  */
4348 void page_frag_free(void *addr)
4349 {
4350         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4351
4352         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4353                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4354 }
4355 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4356
4357 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4358                 size_t size)
4359 {
4360         if (addr) {
4361                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4362                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4363
4364                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4365                 while (used < alloc_end) {
4366                         free_page(used);
4367                         used += PAGE_SIZE;
4368                 }
4369         }
4370         return (void *)addr;
4371 }
4372
4373 /**
4374  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4375  * @size: the number of bytes to allocate
4376  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4377  *
4378  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4379  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4380  * allocate memory in power-of-two pages.
4381  *
4382  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4383  *
4384  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4385  */
4386 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4387 {
4388         unsigned int order = get_order(size);
4389         unsigned long addr;
4390
4391         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4392         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4393 }
4394 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4395
4396 /**
4397  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4398  *                         pages on a node.
4399  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4400  * @size: the number of bytes to allocate
4401  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4402  *
4403  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4404  * back.
4405  */
4406 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4407 {
4408         unsigned int order = get_order(size);
4409         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4410         if (!p)
4411                 return NULL;
4412         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4413 }
4414
4415 /**
4416  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4417  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4418  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4419  *
4420  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4421  */
4422 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4423 {
4424         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4425         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4426
4427         while (addr < end) {
4428                 free_page(addr);
4429                 addr += PAGE_SIZE;
4430         }
4431 }
4432 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4433
4434 /**
4435  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4436  * @offset: The zone index of the highest zone
4437  *
4438  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4439  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4440  * zone, the number of pages is calculated as:
4441  *
4442  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4443  */
4444 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4445 {
4446         struct zoneref *z;
4447         struct zone *zone;
4448
4449         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4450         unsigned long sum = 0;
4451
4452         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4453
4454         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4455                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4456                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4457                 if (size > high)
4458                         sum += size - high;
4459         }
4460
4461         return sum;
4462 }
4463
4464 /**
4465  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4466  *
4467  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4468  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4469  */
4470 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4471 {
4472         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4473 }
4474 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4475
4476 /**
4477  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4478  *
4479  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4480  * high watermark within all zones.
4481  */
4482 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4483 {
4484         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4485 }
4486
4487 static inline void show_node(struct zone *zone)
4488 {
4489         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4490                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4491 }
4492
4493 long si_mem_available(void)
4494 {
4495         long available;
4496         unsigned long pagecache;
4497         unsigned long wmark_low = 0;
4498         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4499         struct zone *zone;
4500         int lru;
4501
4502         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4503                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4504
4505         for_each_zone(zone)
4506                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4507
4508         /*
4509          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4510          * without causing swapping.
4511          */
4512         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4513
4514         /*
4515          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4516          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4517          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4518          */
4519         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4520         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4521         available += pagecache;
4522
4523         /*
4524          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4525          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4526          */
4527         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4528                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4529                          wmark_low);
4530
4531         if (available < 0)
4532                 available = 0;
4533         return available;
4534 }
4535 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4536
4537 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4538 {
4539         val->totalram = totalram_pages;
4540         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4541         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4542         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4543         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4544         val->freehigh = nr_free_highpages();
4545         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4546 }
4547
4548 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4549
4550 #ifdef CONFIG_NUMA
4551 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4552 {
4553         int zone_type;          /* needs to be signed */
4554         unsigned long managed_pages = 0;
4555         unsigned long managed_highpages = 0;
4556         unsigned long free_highpages = 0;
4557         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4558
4559         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4560                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4561         val->totalram = managed_pages;
4562         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4563         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4564 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4565         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4566                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4567
4568                 if (is_highmem(zone)) {
4569                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4570                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4571                 }
4572         }
4573         val->totalhigh = managed_highpages;
4574         val->freehigh = free_highpages;
4575 #else
4576         val->totalhigh = managed_highpages;
4577         val->freehigh = free_highpages;
4578 #endif
4579         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4580 }
4581 #endif
4582
4583 /*
4584  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4585  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4586  */
4587 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4588 {
4589         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4590                 return false;
4591
4592         /*
4593          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4594          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4595          * have to be precise here.
4596          */
4597         if (!nodemask)
4598                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4599
4600         return !node_isset(nid, *nodemask);
4601 }
4602
4603 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4604
4605 static void show_migration_types(unsigned char type)
4606 {
4607         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4608                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4609                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4610                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4611                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4612 #ifdef CONFIG_CMA
4613                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4614 #endif
4615 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4616                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4617 #endif
4618         };
4619         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4620         char *p = tmp;
4621         int i;
4622
4623         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4624                 if (type & (1 << i))
4625                         *p++ = types[i];
4626         }
4627
4628         *p = '\0';
4629         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4630 }
4631
4632 /*
4633  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4634  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4635  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4636  *
4637  * Bits in @filter:
4638  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4639  *   cpuset.
4640  */
4641 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4642 {
4643         unsigned long free_pcp = 0;
4644         int cpu;
4645         struct zone *zone;
4646         pg_data_t *pgdat;
4647
4648         for_each_populated_zone(zone) {
4649                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4650                         continue;
4651
4652                 for_each_online_cpu(cpu)
4653                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4654         }
4655
4656         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4657                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4658                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4659                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4660                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4661                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4662                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4663                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4664                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4665                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4666                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4667                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4668                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4669                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4670                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4671                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4672                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4673                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4674                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4675                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4676                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4677                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4678                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4679                 free_pcp,
4680                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4681
4682         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4683                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4684                         continue;
4685
4686                 printk("Node %d"
4687                         " active_anon:%lukB"
4688                         " inactive_anon:%lukB"
4689                         " active_file:%lukB"
4690                         " inactive_file:%lukB"
4691                         " unevictable:%lukB"
4692                         " isolated(anon):%lukB"
4693                         " isolated(file):%lukB"
4694                         " mapped:%lukB"
4695                         " dirty:%lukB"
4696                         " writeback:%lukB"
4697                         " shmem:%lukB"
4698 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4699                         " shmem_thp: %lukB"
4700                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4701                         " anon_thp: %lukB"
4702 #endif
4703                         " writeback_tmp:%lukB"
4704                         " unstable:%lukB"
4705                         " all_unreclaimable? %s"
4706                         "\n",
4707                         pgdat->node_id,
4708                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4709                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4710                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4711                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4712                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4713                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4714                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4715                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4716                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4717                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4718                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4719 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4720                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4721                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4722                                         * HPAGE_PMD_NR),
4723                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4724 #endif
4725                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4726                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4727                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4728                                 "yes" : "no");
4729         }
4730
4731         for_each_populated_zone(zone) {
4732                 int i;
4733
4734                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4735                         continue;
4736
4737                 free_pcp = 0;
4738                 for_each_online_cpu(cpu)
4739                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4740
4741                 show_node(zone);
4742                 printk(KERN_CONT
4743                         "%s"
4744                         " free:%lukB"
4745                         " min:%lukB"
4746                         " low:%lukB"
4747                         " high:%lukB"
4748                         " active_anon:%lukB"
4749                         " inactive_anon:%lukB"
4750                         " active_file:%lukB"
4751                         " inactive_file:%lukB"
4752                         " unevictable:%lukB"
4753                         " writepending:%lukB"
4754                         " present:%lukB"
4755                         " managed:%lukB"
4756                         " mlocked:%lukB"
4757                         " kernel_stack:%lukB"
4758                         " pagetables:%lukB"
4759                         " bounce:%lukB"
4760                         " free_pcp:%lukB"
4761                         " local_pcp:%ukB"
4762                         " free_cma:%lukB"
4763                         "\n",
4764                         zone->name,
4765                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4766                         K(min_wmark_pages(zone)),
4767                         K(low_wmark_pages(zone)),
4768                         K(high_wmark_pages(zone)),
4769                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4770                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4771                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4772                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4773                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4774                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4775                         K(zone->present_pages),
4776                         K(zone->managed_pages),
4777                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4778                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4779                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4780                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4781                         K(free_pcp),
4782                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4783                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4784                 printk("lowmem_reserve[]:");
4785                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4786                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4787                 printk(KERN_CONT "\n");
4788         }
4789
4790         for_each_populated_zone(zone) {
4791                 unsigned int order;
4792                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4793                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4794
4795                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4796                         continue;
4797                 show_node(zone);
4798                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4799
4800                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4801                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4802                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4803                         int type;
4804
4805                         nr[order] = area->nr_free;
4806                         total += nr[order] << order;
4807
4808                         types[order] = 0;
4809                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4810                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4811                                         types[order] |= 1 << type;
4812                         }
4813                 }
4814                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4815                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4816                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4817                                nr[order], K(1UL) << order);
4818                         if (nr[order])
4819                                 show_migration_types(types[order]);
4820                 }
4821                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4822         }
4823
4824         hugetlb_show_meminfo();
4825
4826         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4827
4828         show_swap_cache_info();
4829 }
4830
4831 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4832 {
4833         zoneref->zone = zone;
4834         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4835 }
4836
4837 /*
4838  * Builds allocation fallback zone lists.
4839  *
4840  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4841  */
4842 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4843                                 int nr_zones)
4844 {
4845         struct zone *zone;
4846         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4847
4848         do {
4849                 zone_type--;
4850                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4851                 if (managed_zone(zone)) {
4852                         zoneref_set_zone(zone,
4853                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4854                         check_highest_zone(zone_type);
4855                 }
4856         } while (zone_type);
4857
4858         return nr_zones;
4859 }
4860
4861
4862 /*
4863  *  zonelist_order:
4864  *  0 = automatic detection of better ordering.
4865  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4866  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4867  *
4868  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4869  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4870  */
4871 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4872 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4873 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4874
4875 /* zonelist order in the kernel.
4876  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4877  */
4878 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4879 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4880
4881
4882 #ifdef CONFIG_NUMA
4883 /* The value user specified ....changed by config */
4884 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4885 /* string for sysctl */
4886 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4887 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4888
4889 /*
4890  * interface for configure zonelist ordering.
4891  * command line option "numa_zonelist_order"
4892  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4893  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4894  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4895  */
4896
4897 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4898 {
4899         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4900                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4901         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4902                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4903         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4904                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4905         } else {
4906                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4907                 return -EINVAL;
4908         }
4909         return 0;
4910 }
4911
4912 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4913 {
4914         int ret;
4915
4916         if (!s)
4917                 return 0;
4918
4919         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4920         if (ret == 0)
4921                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4922
4923         return ret;
4924 }
4925 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4926
4927 /*
4928  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4929  */
4930 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4931                 void __user *buffer, size_t *length,
4932                 loff_t *ppos)
4933 {
4934         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4935         int ret;
4936         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4937
4938         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4939         if (write) {
4940                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4941                         ret = -EINVAL;
4942                         goto out;
4943                 }
4944                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4945         }
4946         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4947         if (ret)
4948                 goto out;
4949         if (write) {
4950                 int oldval = user_zonelist_order;
4951
4952                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4953                 if (ret) {
4954                         /*
4955                          * bogus value.  restore saved string
4956                          */
4957                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4958                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4959                         user_zonelist_order = oldval;
4960                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4961                         mem_hotplug_begin();
4962                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4963                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4964                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4965                         mem_hotplug_done();
4966                 }
4967         }
4968 out:
4969         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4970         return ret;
4971 }
4972
4973
4974 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4975 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4976
4977 /**
4978  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4979  * @node: node whose fallback list we're appending
4980  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4981  *
4982  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4983  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4984  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4985  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4986  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4987  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4988  * on them otherwise.
4989  * It returns -1 if no node is found.
4990  */
4991 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4992 {
4993         int n, val;
4994         int min_val = INT_MAX;
4995         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4996         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4997
4998         /* Use the local node if we haven't already */
4999         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5000                 node_set(node, *used_node_mask);
5001                 return node;
5002         }
5003
5004         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5005
5006                 /* Don't want a node to appear more than once */
5007                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5008                         continue;
5009
5010                 /* Use the distance array to find the distance */
5011                 val = node_distance(node, n);
5012
5013                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5014                 val += (n < node);
5015
5016                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5017                 tmp = cpumask_of_node(n);
5018                 if (!cpumask_empty(tmp))
5019                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5020
5021                 /* Slight preference for less loaded node */
5022                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5023                 val += node_load[n];
5024
5025                 if (val < min_val) {
5026                         min_val = val;
5027                         best_node = n;
5028                 }
5029         }
5030
5031         if (best_node >= 0)
5032                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5033
5034         return best_node;
5035 }
5036
5037
5038 /*
5039  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5040  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5041  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5042  */
5043 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
5044 {
5045         int j;
5046         struct zonelist *zonelist;
5047
5048         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5049         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
5050                 ;
5051         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5052         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5053         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5054 }
5055
5056 /*
5057  * Build gfp_thisnode zonelists
5058  */
5059 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5060 {
5061         int j;
5062         struct zonelist *zonelist;
5063
5064         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
5065         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5066         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5067         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5068 }
5069
5070 /*
5071  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5072  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5073  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5074  * may still exist in local DMA zone.
5075  */
5076 static int node_order[MAX_NUMNODES];
5077
5078 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
5079 {
5080         int pos, j, node;
5081         int zone_type;          /* needs to be signed */
5082         struct zone *z;
5083         struct zonelist *zonelist;
5084
5085         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5086         pos = 0;
5087         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
5088                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
5089                         node = node_order[j];
5090                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
5091                         if (managed_zone(z)) {
5092                                 zoneref_set_zone(z,
5093                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
5094                                 check_highest_zone(zone_type);
5095                         }
5096                 }
5097         }
5098         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
5099         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
5100 }
5101
5102 #if defined(CONFIG_64BIT)
5103 /*
5104  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
5105  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
5106  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
5107  */
5108 static int default_zonelist_order(void)
5109 {
5110         return ZONELIST_ORDER_NODE;
5111 }
5112 #else
5113 /*
5114  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
5115  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
5116  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
5117  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
5118  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
5119  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
5120  */
5121 static int default_zonelist_order(void)
5122 {
5123         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
5124 }
5125 #endif /* CONFIG_64BIT */
5126
5127 static void set_zonelist_order(void)
5128 {
5129         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
5130                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
5131         else
5132                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
5133 }
5134
5135 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5136 {
5137         int i, node, load;
5138         nodemask_t used_mask;
5139         int local_node, prev_node;
5140         struct zonelist *zonelist;
5141         unsigned int order = current_zonelist_order;
5142
5143         /* initialize zonelists */
5144         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5145                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5146                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5147                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5148         }
5149
5150         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5151         local_node = pgdat->node_id;
5152         load = nr_online_nodes;
5153         prev_node = local_node;
5154         nodes_clear(used_mask);
5155
5156         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5157         i = 0;
5158
5159         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5160                 /*
5161                  * We don't want to pressure a particular node.
5162                  * So adding penalty to the first node in same
5163                  * distance group to make it round-robin.
5164                  */
5165                 if (node_distance(local_node, node) !=
5166                     node_distance(local_node, prev_node))
5167                         node_load[node] = load;
5168
5169                 prev_node = node;
5170                 load--;
5171                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5172                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5173                 else
5174                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5175         }
5176
5177         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5178                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5179                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5180         }
5181
5182         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5183 }
5184
5185 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5186 /*
5187  * Return node id of node used for "local" allocations.
5188  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5189  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5190  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5191  */
5192 int local_memory_node(int node)
5193 {
5194         struct zoneref *z;
5195
5196         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5197                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5198                                    NULL);
5199         return z->zone->node;
5200 }
5201 #endif
5202
5203 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5204 static void setup_min_slab_ratio(void);
5205 #else   /* CONFIG_NUMA */
5206
5207 static void set_zonelist_order(void)
5208 {
5209         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5210 }
5211
5212 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5213 {
5214         int node, local_node;
5215         enum zone_type j;
5216         struct zonelist *zonelist;
5217
5218         local_node = pgdat->node_id;
5219
5220         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5221         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5222
5223         /*
5224          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5225          * of all the other nodes.
5226          * We don't want to pressure a particular node, so when
5227          * building the zones for node N, we make sure that the
5228          * zones coming right after the local ones are those from
5229          * node N+1 (modulo N)
5230          */
5231         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5232                 if (!node_online(node))
5233                         continue;
5234                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5235         }
5236         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5237                 if (!node_online(node))
5238                         continue;
5239                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5240         }
5241
5242         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5243         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5244 }
5245
5246 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5247
5248 /*
5249  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5250  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5251  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5252  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5253  * with interrupts disabled.
5254  *
5255  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5256  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5257  * hotplugged processors.
5258  *
5259  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5260  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5261  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5262  */
5263 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5264 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5265 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5266 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5267
5268 /*
5269  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5270  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5271  */
5272 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5273
5274 /* return values int ....just for stop_machine() */
5275 static int __build_all_zonelists(void *data)
5276 {
5277         int nid;
5278         int cpu;
5279         pg_data_t *self = data;
5280
5281 #ifdef CONFIG_NUMA
5282         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5283 #endif
5284
5285         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5286                 build_zonelists(self);
5287         }
5288
5289         for_each_online_node(nid) {
5290                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5291
5292                 build_zonelists(pgdat);
5293         }
5294
5295         /*
5296          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5297          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5298          * each zone will be allocated later when the per cpu
5299          * allocator is available.
5300          *
5301          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5302          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5303          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5304          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5305          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5306          * (a chicken-egg dilemma).
5307          */
5308         for_each_possible_cpu(cpu) {
5309                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5310
5311 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5312                 /*
5313                  * We now know the "local memory node" for each node--
5314                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5315                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5316                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5317                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5318                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5319                  */
5320                 if (cpu_online(cpu))
5321                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5322 #endif
5323         }
5324
5325         return 0;
5326 }
5327
5328 static noinline void __init
5329 build_all_zonelists_init(void)
5330 {
5331         __build_all_zonelists(NULL);
5332         mminit_verify_zonelist();
5333         cpuset_init_current_mems_allowed();
5334 }
5335
5336 /*
5337  * Called with zonelists_mutex held always
5338  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5339  *
5340  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5341  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5342  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5343  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5344  */
5345 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5346 {
5347         set_zonelist_order();
5348
5349         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5350                 build_all_zonelists_init();
5351         } else {
5352 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5353                 if (zone)
5354                         setup_zone_pageset(zone);
5355 #endif
5356                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5357                    of zonelist */
5358                 stop_machine_cpuslocked(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5359                 /* cpuset refresh routine should be here */
5360         }
5361         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5362         /*
5363          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5364          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5365          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5366          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5367          * disabled and enable it later
5368          */
5369         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5370                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5371         else
5372                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5373
5374         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5375                 nr_online_nodes,
5376                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5377                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5378                 vm_total_pages);
5379 #ifdef CONFIG_NUMA
5380         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5381 #endif
5382 }
5383
5384 /*
5385  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5386  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5387  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5388  */
5389 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5390                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5391 {
5392         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5393         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5394         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5395         unsigned long pfn;
5396         unsigned long nr_initialised = 0;
5397 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5398         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5399 #endif
5400
5401         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5402                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5403
5404         /*
5405          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5406          * memory
5407          */
5408         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5409                 start_pfn += altmap->reserve;
5410
5411         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5412                 /*
5413                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5414                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5415                  */
5416                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5417                         goto not_early;
5418
5419                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5420 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5421                         /*
5422                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5423                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5424                          * on our next iteration of the loop.
5425                          */
5426                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5427 #endif
5428                         continue;
5429                 }
5430                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5431                         continue;
5432                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5433                         break;
5434
5435 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5436                 /*
5437                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5438                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5439                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5440                  */
5441                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5442                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5443                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5444                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5445                                                 break;
5446                                 r = tmp;
5447                         }
5448                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5449                             memblock_is_mirror(r)) {
5450                                 /* already initialized as NORMAL */
5451                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5452                                 continue;
5453                         }
5454                 }
5455 #endif
5456
5457 not_early:
5458                 /*
5459                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5460                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5461                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5462                  * the address space during boot when many long-lived
5463                  * kernel allocations are made.
5464                  *
5465                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5466                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5467                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5468                  * pfn out of zone.
5469                  */
5470                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5471                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5472
5473                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5474                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5475                 } else {
5476                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5477                 }
5478         }
5479 }
5480
5481 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5482 {
5483         unsigned int order, t;
5484         for_each_migratetype_order(order, t) {
5485                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5486                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5487         }
5488 }
5489
5490 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5491 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5492         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5493 #endif
5494
5495 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5496 {
5497 #ifdef CONFIG_MMU
5498         int batch;
5499
5500         /*
5501          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5502          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5503          *
5504          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5505          */
5506         batch = zone->managed_pages / 1024;
5507         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5508                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5509         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5510         if (batch < 1)
5511                 batch = 1;
5512
5513         /*
5514          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5515          * of 2 value was found to be more likely to have
5516          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5517          *
5518          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5519          * batches of pages, one task can end up with a lot
5520          * of pages of one half of the possible page colors
5521          * and the other with pages of the other colors.
5522          */
5523         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5524
5525         return batch;
5526
5527 #else
5528         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5529          * conditions.
5530          *
5531          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5532          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5533          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5534          *
5535          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5536          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5537          * can be a significant delay between the individual batches being
5538          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5539          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5540          */
5541         return 0;
5542 #endif
5543 }
5544
5545 /*
5546  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5547  * ->batch must never be higher then ->high.
5548  * The following function updates them in a safe manner without read side
5549  * locking.
5550  *
5551  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5552  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5553  *
5554  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5555  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5556  * exist).
5557  */
5558 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5559                 unsigned long batch)
5560 {
5561        /* start with a fail safe value for batch */
5562         pcp->batch = 1;
5563         smp_wmb();
5564
5565        /* Update high, then batch, in order */
5566         pcp->high = high;
5567         smp_wmb();
5568
5569         pcp->batch = batch;
5570 }
5571
5572 /* a companion to pageset_set_high() */
5573 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5574 {
5575         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5576 }
5577
5578 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5579 {
5580         struct per_cpu_pages *pcp;
5581         int migratetype;
5582
5583         memset(p, 0, sizeof(*p));
5584
5585         pcp = &p->pcp;
5586         pcp->count = 0;
5587         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5588                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5589 }
5590
5591 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5592 {
5593         pageset_init(p);
5594         pageset_set_batch(p, batch);
5595 }
5596
5597 /*
5598  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5599  * to the value high for the pageset p.
5600  */
5601 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5602                                 unsigned long high)
5603 {
5604         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5605         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5606                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5607
5608         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5609 }
5610
5611 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5612                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5613 {
5614         if (percpu_pagelist_fraction)
5615                 pageset_set_high(pcp,
5616                         (zone->managed_pages /
5617                                 percpu_pagelist_fraction));
5618         else
5619                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5620 }
5621
5622 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5623 {
5624         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5625
5626         pageset_init(pcp);
5627         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5628 }
5629
5630 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5631 {
5632         int cpu;
5633         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5634         for_each_possible_cpu(cpu)
5635                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5636 }
5637
5638 /*
5639  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5640  * Before this call only boot pagesets were available.
5641  */
5642 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5643 {
5644         struct pglist_data *pgdat;
5645         struct zone *zone;
5646
5647         for_each_populated_zone(zone)
5648                 setup_zone_pageset(zone);
5649
5650         for_each_online_pgdat(pgdat)
5651                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5652                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5653 }
5654
5655 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5656 {
5657         /*
5658          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5659          * relies on the ability of the linker to provide the
5660          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5661          */
5662         zone->pageset = &boot_pageset;
5663
5664         if (populated_zone(zone))
5665                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5666                         zone->name, zone->present_pages,
5667                                          zone_batchsize(zone));
5668 }
5669
5670 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5671                                         unsigned long zone_start_pfn,
5672                                         unsigned long size)
5673 {
5674         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5675
5676         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5677
5678         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5679
5680         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5681                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5682                         pgdat->node_id,
5683                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5684                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5685
5686         zone_init_free_lists(zone);
5687         zone->initialized = 1;
5688 }
5689
5690 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5691 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5692
5693 /*
5694  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5695  */
5696 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5697                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5698 {
5699         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5700         int nid;
5701
5702         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5703                 return state->last_nid;
5704
5705         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5706         if (nid != -1) {
5707                 state->last_start = start_pfn;
5708                 state->last_end = end_pfn;
5709                 state->last_nid = nid;
5710         }
5711
5712         return nid;
5713 }
5714 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5715
5716 /**
5717  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5718  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5719  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5720  *
5721  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5722  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5723  * memblock_free_early_nid() manually.
5724  */
5725 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5726 {
5727         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5728         int i, this_nid;
5729
5730         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5731                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5732                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5733
5734                 if (start_pfn < end_pfn)
5735                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5736                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5737                                         this_nid);
5738         }
5739 }
5740
5741 /**
5742  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5743  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5744  *
5745  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5746  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5747  */
5748 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5749 {
5750         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5751         int i, this_nid;
5752
5753         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5754                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5755 }
5756
5757 /**
5758  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5759  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5760  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5761  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5762  *
5763  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5764  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5765  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5766  * PFNs will be 0.
5767  */
5768 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5769                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5770 {
5771         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5772         int i;
5773
5774         *start_pfn = -1UL;
5775         *end_pfn = 0;
5776
5777         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5778                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5779                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5780         }
5781
5782         if (*start_pfn == -1UL)
5783                 *start_pfn = 0;
5784 }
5785
5786 /*
5787  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5788  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5789  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5790  */
5791 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5792 {
5793         int zone_index;
5794         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5795                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5796                         continue;
5797
5798                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5799                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5800                         break;
5801         }
5802
5803         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5804         movable_zone = zone_index;
5805 }
5806
5807 /*
5808  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5809  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5810  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5811  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5812  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5813  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5814  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5815  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5816  */
5817 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5818                                         unsigned long zone_type,
5819                                         unsigned long node_start_pfn,
5820                                         unsigned long node_end_pfn,
5821                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5822                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5823 {
5824         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5825         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5826                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5827                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5828                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5829                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5830                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5831
5832                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5833                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5834                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5835                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5836                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5837
5838                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5839                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5840                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5841         }
5842 }
5843
5844 /*
5845  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5846  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5847  */
5848 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5849                                         unsigned long zone_type,
5850                                         unsigned long node_start_pfn,
5851                                         unsigned long node_end_pfn,
5852                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5853                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5854                                         unsigned long *ignored)
5855 {
5856         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5857         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5858                 return 0;
5859
5860         /* Get the start and end of the zone */
5861         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5862         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5863         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5864                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5865                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5866
5867         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5868         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5869                 return 0;
5870
5871         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5872         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5873         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5874
5875         /* Return the spanned pages */
5876         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5877 }
5878
5879 /*
5880  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5881  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5882  */
5883 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5884                                 unsigned long range_start_pfn,
5885                                 unsigned long range_end_pfn)
5886 {
5887         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5888         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5889         int i;
5890
5891         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5892                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5893                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5894                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5895         }
5896         return nr_absent;
5897 }
5898
5899 /**
5900  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5901  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5902  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5903  *
5904  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5905  */
5906 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5907                                                         unsigned long end_pfn)
5908 {
5909         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5910 }
5911
5912 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5913 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5914                                         unsigned long zone_type,
5915                                         unsigned long node_start_pfn,
5916                                         unsigned long node_end_pfn,
5917                                         unsigned long *ignored)
5918 {
5919         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5920         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5921         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5922         unsigned long nr_absent;
5923
5924         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5925         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5926                 return 0;
5927
5928         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5929         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5930
5931         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5932                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5933                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5934         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5935
5936         /*
5937          * ZONE_MOVABLE handling.
5938          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5939          * and vice versa.
5940          */
5941         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5942                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5943                 struct memblock_region *r;
5944
5945                 for_each_memblock(memory, r) {
5946                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5947                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5948                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5949                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5950
5951                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5952                             memblock_is_mirror(r))
5953                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5954
5955                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5956                             !memblock_is_mirror(r))
5957                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5958                 }
5959         }
5960
5961         return nr_absent;
5962 }
5963
5964 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5965 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5966                                         unsigned long zone_type,
5967                                         unsigned long node_start_pfn,
5968                                         unsigned long node_end_pfn,
5969                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5970                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5971                                         unsigned long *zones_size)
5972 {
5973         unsigned int zone;
5974
5975         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5976         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5977                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5978
5979         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5980
5981         return zones_size[zone_type];
5982 }
5983
5984 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5985                                                 unsigned long zone_type,
5986                                                 unsigned long node_start_pfn,
5987                                                 unsigned long node_end_pfn,
5988                                                 unsigned long *zholes_size)
5989 {
5990         if (!zholes_size)
5991                 return 0;
5992
5993         return zholes_size[zone_type];
5994 }
5995
5996 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5997
5998 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5999                                                 unsigned long node_start_pfn,
6000                                                 unsigned long node_end_pfn,
6001                                                 unsigned long *zones_size,
6002                                                 unsigned long *zholes_size)
6003 {
6004         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
6005         enum zone_type i;
6006
6007         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6008                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6009                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6010                 unsigned long size, real_size;
6011
6012                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6013                                                   node_start_pfn,
6014                                                   node_end_pfn,
6015                                                   &zone_start_pfn,
6016                                                   &zone_end_pfn,
6017                                                   zones_size);
6018                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6019                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
6020                                                   zholes_size);
6021                 if (size)
6022                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6023                 else
6024                         zone->zone_start_pfn = 0;
6025                 zone->spanned_pages = size;
6026                 zone->present_pages = real_size;
6027
6028                 totalpages += size;
6029                 realtotalpages += real_size;
6030         }
6031
6032         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
6033         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
6034         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
6035                                                         realtotalpages);
6036 }
6037
6038 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
6039 /*
6040  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
6041  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
6042  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6043  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6044  * bytes.
6045  */
6046 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6047 {
6048         unsigned long usemapsize;
6049
6050         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6051         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6052         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6053         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6054         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6055
6056         return usemapsize / 8;
6057 }
6058
6059 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6060                                 struct zone *zone,
6061                                 unsigned long zone_start_pfn,
6062                                 unsigned long zonesize)
6063 {
6064         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6065         zone->pageblock_flags = NULL;
6066         if (usemapsize)
6067                 zone->pageblock_flags =
6068                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6069                                                          pgdat->node_id);
6070 }
6071 #else
6072 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6073                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6074 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6075
6076 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6077
6078 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6079 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6080 {
6081         unsigned int order;
6082
6083         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6084         if (pageblock_order)
6085                 return;
6086
6087         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6088                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6089         else
6090                 order = MAX_ORDER - 1;
6091
6092         /*
6093          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6094          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6095          * powerpc.
6096          */
6097         pageblock_order = order;
6098 }
6099 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6100
6101 /*
6102  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6103  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6104  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6105  * the kernel config
6106  */
6107 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6108 {
6109 }
6110
6111 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6112
6113 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6114                                                    unsigned long present_pages)
6115 {
6116         unsigned long pages = spanned_pages;
6117
6118         /*
6119          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6120          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6121          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6122          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6123          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6124          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6125          */
6126         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6127             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6128                 pages = present_pages;
6129
6130         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6131 }
6132
6133 /*
6134  * Set up the zone data structures:
6135  *   - mark all pages reserved
6136  *   - mark all memory queues empty
6137  *   - clear the memory bitmaps
6138  *
6139  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6140  */
6141 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6142 {
6143         enum zone_type j;
6144         int nid = pgdat->node_id;
6145
6146         pgdat_resize_init(pgdat);
6147 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6148         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6149         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6150         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6151 #endif
6152 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6153         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6154         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6155         pgdat->split_queue_len = 0;
6156 #endif
6157         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6158         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6159 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6160         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6161 #endif
6162         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6163         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6164         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6165
6166         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6167
6168         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6169                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6170                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6171                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6172
6173                 size = zone->spanned_pages;
6174                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6175
6176                 /*
6177                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6178                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6179                  * and per-cpu initialisations
6180                  */
6181                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6182                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6183                         if (freesize >= memmap_pages) {
6184                                 freesize -= memmap_pages;
6185                                 if (memmap_pages)
6186                                         printk(KERN_DEBUG
6187                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6188                                                zone_names[j], memmap_pages);
6189                         } else
6190                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6191                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6192                 }
6193
6194                 /* Account for reserved pages */
6195                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6196                         freesize -= dma_reserve;
6197                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6198                                         zone_names[0], dma_reserve);
6199                 }
6200
6201                 if (!is_highmem_idx(j))
6202                         nr_kernel_pages += freesize;
6203                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6204                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6205                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6206                 nr_all_pages += freesize;
6207
6208                 /*
6209                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6210                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6211                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6212                  */
6213                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6214 #ifdef CONFIG_NUMA
6215                 zone->node = nid;
6216 #endif
6217                 zone->name = zone_names[j];
6218                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6219                 spin_lock_init(&zone->lock);
6220                 zone_seqlock_init(zone);
6221                 zone_pcp_init(zone);
6222
6223                 if (!size)
6224                         continue;
6225
6226                 set_pageblock_order();
6227                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6228                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6229                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6230         }
6231 }
6232
6233 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6234 {
6235         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6236         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6237
6238         /* Skip empty nodes */
6239         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6240                 return;
6241
6242 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6243         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6244         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6245         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6246         if (!pgdat->node_mem_map) {
6247                 unsigned long size, end;
6248                 struct page *map;
6249
6250                 /*
6251                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6252                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6253                  * for the buddy allocator to function correctly.
6254                  */
6255                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6256                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6257                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6258                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6259                 if (!map)
6260                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6261                                                                pgdat->node_id);
6262                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6263         }
6264 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6265         /*
6266          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6267          */
6268         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6269                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6270 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6271                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6272                         mem_map -= offset;
6273 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6274         }
6275 #endif
6276 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6277 }
6278
6279 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6280                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6281 {
6282         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6283         unsigned long start_pfn = 0;
6284         unsigned long end_pfn = 0;
6285
6286         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6287         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6288
6289         pgdat->node_id = nid;
6290         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6291         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6292 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6293         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6294         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6295                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6296                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6297 #else
6298         start_pfn = node_start_pfn;
6299 #endif
6300         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6301                                   zones_size, zholes_size);
6302
6303         alloc_node_mem_map(pgdat);
6304 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6305         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6306                 nid, (unsigned long)pgdat,
6307                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6308 #endif
6309
6310         reset_deferred_meminit(pgdat);
6311         free_area_init_core(pgdat);
6312 }
6313
6314 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6315
6316 #if MAX_NUMNODES > 1
6317 /*
6318  * Figure out the number of possible node ids.
6319  */
6320 void __init setup_nr_node_ids(void)
6321 {
6322         unsigned int highest;
6323
6324         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6325         nr_node_ids = highest + 1;
6326 }
6327 #endif
6328
6329 /**
6330  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6331  *
6332  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6333  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6334  * all the nodes.
6335  *
6336  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6337  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6338  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6339  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6340  *
6341  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6342  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6343  * populated node map.
6344  *
6345  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6346  * requirement (single node).
6347  */
6348 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6349 {
6350         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6351         unsigned long start, end, mask;
6352         int last_nid = -1;
6353         int i, nid;
6354
6355         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6356                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6357                         last_nid = nid;
6358                         last_end = end;
6359                         continue;
6360                 }
6361
6362                 /*
6363                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6364                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6365                  * too coarse to separate the current node from the last.
6366                  */
6367                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6368                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6369                         mask <<= 1;
6370
6371                 /* accumulate all internode masks */
6372                 accl_mask |= mask;
6373         }
6374
6375         /* convert mask to number of pages */
6376         return ~accl_mask + 1;
6377 }
6378
6379 /* Find the lowest pfn for a node */
6380 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6381 {
6382         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6383         unsigned long start_pfn;
6384         int i;
6385
6386         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6387                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6388
6389         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6390                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6391                 return 0;
6392         }
6393
6394         return min_pfn;
6395 }
6396
6397 /**
6398  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6399  *
6400  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6401  * memblock_set_node().
6402  */
6403 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6404 {
6405         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6406 }
6407
6408 /*
6409  * early_calculate_totalpages()
6410  * Sum pages in active regions for movable zone.
6411  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6412  */
6413 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6414 {
6415         unsigned long totalpages = 0;
6416         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6417         int i, nid;
6418
6419         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6420                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6421
6422                 totalpages += pages;
6423                 if (pages)
6424                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6425         }
6426         return totalpages;
6427 }
6428
6429 /*
6430  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6431  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6432  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6433  * others
6434  */
6435 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6436 {
6437         int i, nid;
6438         unsigned long usable_startpfn;
6439         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6440         /* save the state before borrow the nodemask */
6441         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6442         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6443         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6444         struct memblock_region *r;
6445
6446         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6447         find_usable_zone_for_movable();
6448
6449         /*
6450          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6451          * options.
6452          */
6453         if (movable_node_is_enabled()) {
6454                 for_each_memblock(memory, r) {
6455                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6456                                 continue;
6457
6458                         nid = r->nid;
6459
6460                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6461                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6462                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6463                                 usable_startpfn;
6464                 }
6465
6466                 goto out2;
6467         }
6468
6469         /*
6470          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6471          */
6472         if (mirrored_kernelcore) {
6473                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6474
6475                 for_each_memblock(memory, r) {
6476                         if (memblock_is_mirror(r))
6477                                 continue;
6478
6479                         nid = r->nid;
6480
6481                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6482
6483                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6484                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6485                                 continue;
6486                         }
6487
6488                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6489                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6490                                 usable_startpfn;
6491                 }
6492
6493                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6494                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6495
6496                 goto out2;
6497         }
6498
6499         /*
6500          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6501          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6502          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6503          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6504          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6505          * what movablecore would have allowed.
6506          */
6507         if (required_movablecore) {
6508                 unsigned long corepages;
6509
6510                 /*
6511                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6512                  * was requested by the user
6513                  */
6514                 required_movablecore =
6515                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6516                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6517                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6518
6519                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6520         }
6521
6522         /*
6523          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6524          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6525          */
6526         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6527                 goto out;
6528
6529         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6530         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6531
6532 restart:
6533         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6534         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6535         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6536                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6537
6538                 /*
6539                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6540                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6541                  * amount of memory for the kernel
6542                  */
6543                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6544                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6545
6546                 /*
6547                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6548                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6549                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6550                  */
6551                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6552
6553                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6554                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6555                         unsigned long size_pages;
6556
6557                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6558                         if (start_pfn >= end_pfn)
6559                                 continue;
6560
6561                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6562                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6563                                 unsigned long kernel_pages;
6564                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6565                                                                 - start_pfn;
6566
6567                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6568                                                         kernelcore_remaining);
6569                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6570                                                         required_kernelcore);
6571
6572                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6573                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6574
6575                                         /*
6576                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6577                                          * that if we have to rebalance
6578                                          * kernelcore across nodes, we will
6579                                          * not double account here
6580                                          */
6581                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6582                                         continue;
6583                                 }
6584                                 start_pfn = usable_startpfn;
6585                         }
6586
6587                         /*
6588                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6589                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6590                          * number of pages used as kernelcore
6591                          */
6592                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6593                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6594                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6595                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6596
6597                         /*
6598                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6599                          * break if the kernelcore for this node has been
6600                          * satisfied
6601                          */
6602                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6603                                                                 size_pages);
6604                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6605                         if (!kernelcore_remaining)
6606                                 break;
6607                 }
6608         }
6609
6610         /*
6611          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6612          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6613          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6614          * satisfied
6615          */
6616         usable_nodes--;
6617         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6618                 goto restart;
6619
6620 out2:
6621         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6622         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6623                 zone_movable_pfn[nid] =
6624                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6625
6626 out:
6627         /* restore the node_state */
6628         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6629 }
6630
6631 /* Any regular or high memory on that node ? */
6632 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6633 {
6634         enum zone_type zone_type;
6635
6636         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6637                 return;
6638
6639         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6640                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6641                 if (populated_zone(zone)) {
6642                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6643                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6644                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6645                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6646                         break;
6647                 }
6648         }
6649 }
6650
6651 /**
6652  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6653  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6654  *
6655  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6656  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6657  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6658  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6659  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6660  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6661  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6662  * at arch_max_dma_pfn.
6663  */
6664 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6665 {
6666         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6667         int i, nid;
6668
6669         /* Record where the zone boundaries are */
6670         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6671                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6672         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6673                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6674
6675         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6676
6677         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6678                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6679                         continue;
6680
6681                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6682                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6683                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6684
6685                 start_pfn = end_pfn;
6686         }
6687
6688         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6689         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6690         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6691
6692         /* Print out the zone ranges */
6693         pr_info("Zone ranges:\n");
6694         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6695                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6696                         continue;
6697                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6698                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6699                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6700                         pr_cont("empty\n");
6701                 else
6702                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6703                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6704                                         << PAGE_SHIFT,
6705                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6706                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6707         }
6708
6709         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6710         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6711         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6712                 if (zone_movable_pfn[i])
6713                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6714                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6715         }
6716
6717         /* Print out the early node map */
6718         pr_info("Early memory node ranges\n");
6719         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6720                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6721                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6722                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6723
6724         /* Initialise every node */
6725         mminit_verify_pageflags_layout();
6726         setup_nr_node_ids();
6727         for_each_online_node(nid) {
6728                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6729                 free_area_init_node(nid, NULL,
6730                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6731
6732                 /* Any memory on that node */
6733                 if (pgdat->node_present_pages)
6734                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6735                 check_for_memory(pgdat, nid);
6736         }
6737 }
6738
6739 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6740 {
6741         unsigned long long coremem;
6742         if (!p)
6743                 return -EINVAL;
6744
6745         coremem = memparse(p, &p);
6746         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6747
6748         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6749         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6750
6751         return 0;
6752 }
6753
6754 /*
6755  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6756  * cannot be reclaimed or migrated.
6757  */
6758 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6759 {
6760         /* parse kernelcore=mirror */
6761         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6762                 mirrored_kernelcore = true;
6763                 return 0;
6764         }
6765
6766         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6767 }
6768
6769 /*
6770  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6771  * can be reclaimed or migrated.
6772  */
6773 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6774 {
6775         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6776 }
6777
6778 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6779 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6780
6781 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6782
6783 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6784 {
6785         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6786         page_zone(page)->managed_pages += count;
6787         totalram_pages += count;
6788 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6789         if (PageHighMem(page))
6790                 totalhigh_pages += count;
6791 #endif
6792         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6793 }
6794 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6795
6796 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6797 {
6798         void *pos;
6799         unsigned long pages = 0;
6800
6801         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6802         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6803         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6804                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6805                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6806                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6807         }
6808
6809         if (pages && s)
6810                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6811                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6812
6813         return pages;
6814 }
6815 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6816
6817 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6818 void free_highmem_page(struct page *page)
6819 {
6820         __free_reserved_page(page);
6821         totalram_pages++;
6822         page_zone(page)->managed_pages++;
6823         totalhigh_pages++;
6824 }
6825 #endif
6826
6827
6828 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6829 {
6830         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6831         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6832
6833         physpages = get_num_physpages();
6834         codesize = _etext - _stext;
6835         datasize = _edata - _sdata;
6836         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6837         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6838         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6839         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6840
6841         /*
6842          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6843          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6844          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6845          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6846          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6847          */
6848 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6849         do { \
6850                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6851                         size -= adj; \
6852         } while (0)
6853
6854         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6855                      _sinittext, init_code_size);
6856         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6857         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6858         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6859         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6860
6861 #undef  adj_init_size
6862
6863         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6864 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6865                 ", %luK highmem"
6866 #endif
6867                 "%s%s)\n",
6868                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6869                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6870                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6871                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6872                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6873                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6874 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6875                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6876 #endif
6877                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6878 }
6879
6880 /**
6881  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6882  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6883  *
6884  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6885  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6886  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6887  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6888  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6889  * smaller per-cpu batchsize.
6890  */
6891 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6892 {
6893         dma_reserve = new_dma_reserve;
6894 }
6895
6896 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6897 {
6898         free_area_init_node(0, zones_size,
6899                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6900 }
6901
6902 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6903 {
6904
6905         lru_add_drain_cpu(cpu);
6906         drain_pages(cpu);
6907
6908         /*
6909          * Spill the event counters of the dead processor
6910          * into the current processors event counters.
6911          * This artificially elevates the count of the current
6912          * processor.
6913          */
6914         vm_events_fold_cpu(cpu);
6915
6916         /*
6917          * Zero the differential counters of the dead processor
6918          * so that the vm statistics are consistent.
6919          *
6920          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6921          * race with what we are doing.
6922          */
6923         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6924         return 0;
6925 }
6926
6927 void __init page_alloc_init(void)
6928 {
6929         int ret;
6930
6931         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6932                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6933                                         page_alloc_cpu_dead);
6934         WARN_ON(ret < 0);
6935 }
6936
6937 /*
6938  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6939  *      or min_free_kbytes changes.
6940  */
6941 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6942 {
6943         struct pglist_data *pgdat;
6944         unsigned long reserve_pages = 0;
6945         enum zone_type i, j;
6946
6947         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6948
6949                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6950
6951                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6952                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6953                         long max = 0;
6954
6955                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6956                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6957                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6958                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6959                         }
6960
6961                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6962                         max += high_wmark_pages(zone);
6963
6964                         if (max > zone->managed_pages)
6965                                 max = zone->managed_pages;
6966
6967                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6968
6969                         reserve_pages += max;
6970                 }
6971         }
6972         totalreserve_pages = reserve_pages;
6973 }
6974
6975 /*
6976  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6977  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6978  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6979  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6980  */
6981 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6982 {
6983         struct pglist_data *pgdat;
6984         enum zone_type j, idx;
6985
6986         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6987                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6988                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6989                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6990
6991                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6992
6993                         idx = j;
6994                         while (idx) {
6995                                 struct zone *lower_zone;
6996
6997                                 idx--;
6998
6999                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
7000                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
7001
7002                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
7003                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
7004                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
7005                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
7006                         }
7007                 }
7008         }
7009
7010         /* update totalreserve_pages */
7011         calculate_totalreserve_pages();
7012 }
7013
7014 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7015 {
7016         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7017         unsigned long lowmem_pages = 0;
7018         struct zone *zone;
7019         unsigned long flags;
7020
7021         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7022         for_each_zone(zone) {
7023                 if (!is_highmem(zone))
7024                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
7025         }
7026
7027         for_each_zone(zone) {
7028                 u64 tmp;
7029
7030                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7031                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
7032                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7033                 if (is_highmem(zone)) {
7034                         /*
7035                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7036                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7037                          * value here.
7038                          *
7039                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7040                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
7041                          * not be capped for highmem.
7042                          */
7043                         unsigned long min_pages;
7044
7045                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7046                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7047                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7048                 } else {
7049                         /*
7050                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7051                          * proportionate to the zone's size.
7052                          */
7053                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7054                 }
7055
7056                 /*
7057                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7058                  * scale factor in proportion to available memory, but
7059                  * ensure a minimum size on small systems.
7060                  */
7061                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7062                             mult_frac(zone->managed_pages,
7063                                       watermark_scale_factor, 10000));
7064
7065                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7066                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7067
7068                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7069         }
7070
7071         /* update totalreserve_pages */
7072         calculate_totalreserve_pages();
7073 }
7074
7075 /**
7076  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7077  * or when memory is hot-{added|removed}
7078  *
7079  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7080  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7081  */
7082 void setup_per_zone_wmarks(void)
7083 {
7084         mutex_lock(&zonelists_mutex);
7085         __setup_per_zone_wmarks();
7086         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
7087 }
7088
7089 /*
7090  * Initialise min_free_kbytes.
7091  *
7092  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7093  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7094  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7095  *
7096  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7097  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7098  *
7099  * which yields
7100  *
7101  * 16MB:        512k
7102  * 32MB:        724k
7103  * 64MB:        1024k
7104  * 128MB:       1448k
7105  * 256MB:       2048k
7106  * 512MB:       2896k
7107  * 1024MB:      4096k
7108  * 2048MB:      5792k
7109  * 4096MB:      8192k
7110  * 8192MB:      11584k
7111  * 16384MB:     16384k
7112  */
7113 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7114 {
7115         unsigned long lowmem_kbytes;
7116         int new_min_free_kbytes;
7117
7118         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7119         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7120
7121         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7122                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7123                 if (min_free_kbytes < 128)
7124                         min_free_kbytes = 128;
7125                 if (min_free_kbytes > 65536)
7126                         min_free_kbytes = 65536;
7127         } else {
7128                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7129                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7130         }
7131         setup_per_zone_wmarks();
7132         refresh_zone_stat_thresholds();
7133         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7134
7135 #ifdef CONFIG_NUMA
7136         setup_min_unmapped_ratio();
7137         setup_min_slab_ratio();
7138 #endif
7139
7140         return 0;
7141 }
7142 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7143
7144 /*
7145  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7146  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7147  *      changes.
7148  */
7149 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7150         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7151 {
7152         int rc;
7153
7154         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7155         if (rc)
7156                 return rc;
7157
7158         if (write) {
7159                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7160                 setup_per_zone_wmarks();
7161         }
7162         return 0;
7163 }
7164
7165 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7166         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7167 {
7168         int rc;
7169
7170         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7171         if (rc)
7172                 return rc;
7173
7174         if (write)
7175                 setup_per_zone_wmarks();
7176
7177         return 0;
7178 }
7179
7180 #ifdef CONFIG_NUMA
7181 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7182 {
7183         pg_data_t *pgdat;
7184         struct zone *zone;
7185
7186         for_each_online_pgdat(pgdat)
7187                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7188
7189         for_each_zone(zone)
7190                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7191                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7192 }
7193
7194
7195 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7196         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7197 {
7198         int rc;
7199
7200         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7201         if (rc)
7202                 return rc;
7203
7204         setup_min_unmapped_ratio();
7205
7206         return 0;
7207 }
7208
7209 static void setup_min_slab_ratio(void)
7210 {
7211         pg_data_t *pgdat;
7212         struct zone *zone;
7213
7214         for_each_online_pgdat(pgdat)
7215                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7216
7217         for_each_zone(zone)
7218                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7219                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7220 }
7221
7222 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7223         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7224 {
7225         int rc;
7226
7227         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7228         if (rc)
7229                 return rc;
7230
7231         setup_min_slab_ratio();
7232
7233         return 0;
7234 }
7235 #endif
7236
7237 /*
7238  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7239  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7240  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7241  *
7242  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7243  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7244  * if in function of the boot time zone sizes.
7245  */
7246 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7247         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7248 {
7249         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7250         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7251         return 0;
7252 }
7253
7254 /*
7255  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7256  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7257  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7258  */
7259 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7260         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7261 {
7262         struct zone *zone;
7263         int old_percpu_pagelist_fraction;
7264         int ret;
7265
7266         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7267         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7268
7269         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7270         if (!write || ret < 0)
7271                 goto out;
7272
7273         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7274         if (percpu_pagelist_fraction &&
7275             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7276                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7277                 ret = -EINVAL;
7278                 goto out;
7279         }
7280
7281         /* No change? */
7282         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7283                 goto out;
7284
7285         for_each_populated_zone(zone) {
7286                 unsigned int cpu;
7287
7288                 for_each_possible_cpu(cpu)
7289                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7290                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7291         }
7292 out:
7293         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7294         return ret;
7295 }
7296
7297 #ifdef CONFIG_NUMA
7298 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7299
7300 static int __init set_hashdist(char *str)
7301 {
7302         if (!str)
7303                 return 0;
7304         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7305         return 1;
7306 }
7307 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7308 #endif
7309
7310 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7311 /*
7312  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7313  * is not known to alloc_large_system_hash().
7314  */
7315 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7316 {
7317         return 0;
7318 }
7319 #endif
7320
7321 /*
7322  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7323  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7324  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7325  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7326  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7327  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7328  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7329  */
7330 #if __BITS_PER_LONG > 32
7331 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7332 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7333 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7334 #endif
7335
7336 /*
7337  * allocate a large system hash table from bootmem
7338  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7339  *   quantity of entries
7340  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7341  */
7342 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7343                                      unsigned long bucketsize,
7344                                      unsigned long numentries,
7345                                      int scale,
7346                                      int flags,
7347                                      unsigned int *_hash_shift,
7348                                      unsigned int *_hash_mask,
7349                                      unsigned long low_limit,
7350                                      unsigned long high_limit)
7351 {
7352         unsigned long long max = high_limit;
7353         unsigned long log2qty, size;
7354         void *table = NULL;
7355         gfp_t gfp_flags;
7356
7357         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7358         if (!numentries) {
7359                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7360                 numentries = nr_kernel_pages;
7361                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7362
7363                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7364                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7365                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7366
7367 #if __BITS_PER_LONG > 32
7368                 if (!high_limit) {
7369                         unsigned long adapt;
7370
7371                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7372                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7373                                 scale++;
7374                 }
7375 #endif
7376
7377                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7378                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7379                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7380                 else
7381                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7382
7383                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7384                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7385                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7386                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7387                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7388                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7389                                 BUG_ON(!numentries);
7390                         }
7391                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7392                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7393         }
7394         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7395
7396         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7397         if (max == 0) {
7398                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7399                 do_div(max, bucketsize);
7400         }
7401         max = min(max, 0x80000000ULL);
7402
7403         if (numentries < low_limit)
7404                 numentries = low_limit;
7405         if (numentries > max)
7406                 numentries = max;
7407
7408         log2qty = ilog2(numentries);
7409
7410         /*
7411          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7412          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7413          */
7414         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7415         do {
7416                 size = bucketsize << log2qty;
7417                 if (flags & HASH_EARLY)
7418                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7419                 else if (hashdist)
7420                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7421                 else {
7422                         /*
7423                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7424                          * some pages at the end of hash table which
7425                          * alloc_pages_exact() automatically does
7426                          */
7427                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7428                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7429                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7430                         }
7431                 }
7432         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7433
7434         if (!table)
7435                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7436
7437         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7438                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7439
7440         if (_hash_shift)
7441                 *_hash_shift = log2qty;
7442         if (_hash_mask)
7443                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7444
7445         return table;
7446 }
7447
7448 /*
7449  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7450  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7451  *
7452  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7453  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7454  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7455  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7456  */
7457 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7458                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7459 {
7460         unsigned long pfn, iter, found;
7461         int mt;
7462
7463         /*
7464          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7465          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7466          */
7467         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7468                 return false;
7469         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7470         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7471                 return false;
7472
7473         pfn = page_to_pfn(page);
7474         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7475                 unsigned long check = pfn + iter;
7476
7477                 if (!pfn_valid_within(check))
7478                         continue;
7479
7480                 page = pfn_to_page(check);
7481
7482                 /*
7483                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7484                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7485                  * handle each tail page individually in migration.
7486                  */
7487                 if (PageHuge(page)) {
7488                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7489                         continue;
7490                 }
7491
7492                 /*
7493                  * We can't use page_count without pin a page
7494                  * because another CPU can free compound page.
7495                  * This check already skips compound tails of THP
7496                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7497                  */
7498                 if (!page_ref_count(page)) {
7499                         if (PageBuddy(page))
7500                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7501                         continue;
7502                 }
7503
7504                 /*
7505                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7506                  * page_count() is not 0.
7507                  */
7508                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7509                         continue;
7510
7511                 if (__PageMovable(page))
7512                         continue;
7513
7514                 if (!PageLRU(page))
7515                         found++;
7516                 /*
7517                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7518                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7519                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7520                  */
7521                 /*
7522                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7523                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7524                  *
7525                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7526                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7527                  * page at boot.
7528                  */
7529                 if (found > count)
7530                         return true;
7531         }
7532         return false;
7533 }
7534
7535 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7536 {
7537         struct zone *zone;
7538         unsigned long pfn;
7539
7540         /*
7541          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7542          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7543          * the zone but still within the section.
7544          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7545          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7546          */
7547         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7548                 return false;
7549
7550         zone = page_zone(page);
7551         pfn = page_to_pfn(page);
7552         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7553                 return false;
7554
7555         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7556 }
7557
7558 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7559
7560 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7561 {
7562         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7563                              pageblock_nr_pages) - 1);
7564 }
7565
7566 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7567 {
7568         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7569                                 pageblock_nr_pages));
7570 }
7571
7572 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7573 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7574                                         unsigned long start, unsigned long end)
7575 {
7576         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7577         unsigned long nr_reclaimed;
7578         unsigned long pfn = start;
7579         unsigned int tries = 0;
7580         int ret = 0;
7581
7582         migrate_prep();
7583
7584         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7585                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7586                         ret = -EINTR;
7587                         break;
7588                 }
7589
7590                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7591                         cc->nr_migratepages = 0;
7592                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7593                         if (!pfn) {
7594                                 ret = -EINTR;
7595                                 break;
7596                         }
7597                         tries = 0;
7598                 } else if (++tries == 5) {
7599                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7600                         break;
7601                 }
7602
7603                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7604                                                         &cc->migratepages);
7605                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7606
7607                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7608                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7609         }
7610         if (ret < 0) {
7611                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7612                 return ret;
7613         }
7614         return 0;
7615 }
7616
7617 /**
7618  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7619  * @start:      start PFN to allocate
7620  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7621  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7622  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7623  *                      in range must have the same migratetype and it must
7624  *                      be either of the two.
7625  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7626  *
7627  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7628  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7629  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7630  * pages fall in.
7631  *
7632  * The PFN range must belong to a single zone.
7633  *
7634  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7635  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7636  * need to be freed with free_contig_range().
7637  */
7638 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7639                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7640 {
7641         unsigned long outer_start, outer_end;
7642         unsigned int order;
7643         int ret = 0;
7644
7645         struct compact_control cc = {
7646                 .nr_migratepages = 0,
7647                 .order = -1,
7648                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7649                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7650                 .ignore_skip_hint = true,
7651                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7652         };
7653         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7654
7655         /*
7656          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7657          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7658          * have different sizes, and due to the way page allocator
7659          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7660          * that page allocator won't try to merge buddies from
7661          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7662          * other migration type.
7663          *
7664          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7665          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7666          * we are interested in).  This will put all the pages in
7667          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7668          *
7669          * When this is done, we take the pages in range from page
7670          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7671          * page allocator will never consider using them.
7672          *
7673          * This lets us mark the pageblocks back as
7674          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7675          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7676          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7677          */
7678
7679         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7680                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7681                                        false);
7682         if (ret)
7683                 return ret;
7684
7685         /*
7686          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7687          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7688          */
7689         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7690         if (ret && ret != -EBUSY)
7691                 goto done;
7692
7693         /*
7694          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7695          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7696          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7697          * What we are going to do is to allocate all pages from
7698          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7699          *
7700          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7701          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7702          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7703          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7704          * once this is done free the pages we are not interested in.
7705          *
7706          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7707          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7708          */
7709
7710         lru_add_drain_all();
7711         drain_all_pages(cc.zone);
7712
7713         order = 0;
7714         outer_start = start;
7715         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7716                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7717                         outer_start = start;
7718                         break;
7719                 }
7720                 outer_start &= ~0UL << order;
7721         }
7722
7723         if (outer_start != start) {
7724                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7725
7726                 /*
7727                  * outer_start page could be small order buddy page and
7728                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7729                  * in this case to report failed page properly
7730                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7731                  */
7732                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7733                         outer_start = start;
7734         }
7735
7736         /* Make sure the range is really isolated. */
7737         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7738                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7739                         __func__, outer_start, end);
7740                 ret = -EBUSY;
7741                 goto done;
7742         }
7743
7744         /* Grab isolated pages from freelists. */
7745         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7746         if (!outer_end) {
7747                 ret = -EBUSY;
7748                 goto done;
7749         }
7750
7751         /* Free head and tail (if any) */
7752         if (start != outer_start)
7753                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7754         if (end != outer_end)
7755                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7756
7757 done:
7758         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7759                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7760         return ret;
7761 }
7762
7763 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7764 {
7765         unsigned int count = 0;
7766
7767         for (; nr_pages--; pfn++) {
7768                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7769
7770                 count += page_count(page) != 1;
7771                 __free_page(page);
7772         }
7773         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7774 }
7775 #endif
7776
7777 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7778 /*
7779  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7780  * page high values need to be recalulated.
7781  */
7782 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7783 {
7784         unsigned cpu;
7785         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7786         for_each_possible_cpu(cpu)
7787                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7788                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7789         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7790 }
7791 #endif
7792
7793 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7794 {
7795         unsigned long flags;
7796         int cpu;
7797         struct per_cpu_pageset *pset;
7798
7799         /* avoid races with drain_pages()  */
7800         local_irq_save(flags);
7801         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7802                 for_each_online_cpu(cpu) {
7803                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7804                         drain_zonestat(zone, pset);
7805                 }
7806                 free_percpu(zone->pageset);
7807                 zone->pageset = &boot_pageset;
7808         }
7809         local_irq_restore(flags);
7810 }
7811
7812 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7813 /*
7814  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7815  * before calling this.
7816  */
7817 void
7818 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7819 {
7820         struct page *page;
7821         struct zone *zone;
7822         unsigned int order, i;
7823         unsigned long pfn;
7824         unsigned long flags;
7825         /* find the first valid pfn */
7826         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7827                 if (pfn_valid(pfn))
7828                         break;
7829         if (pfn == end_pfn)
7830                 return;
7831         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7832         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7833         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7834         pfn = start_pfn;
7835         while (pfn < end_pfn) {
7836                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7837                         pfn++;
7838                         continue;
7839                 }
7840                 page = pfn_to_page(pfn);
7841                 /*
7842                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7843                  * page_count() is not 0.
7844                  */
7845                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7846                         pfn++;
7847                         SetPageReserved(page);
7848                         continue;
7849                 }
7850
7851                 BUG_ON(page_count(page));
7852                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7853                 order = page_order(page);
7854 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7855                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7856                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7857 #endif
7858                 list_del(&page->lru);
7859                 rmv_page_order(page);
7860                 zone->free_area[order].nr_free--;
7861                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7862                         SetPageReserved((page+i));
7863                 pfn += (1 << order);
7864         }
7865         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7866 }
7867 #endif
7868
7869 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7870 {
7871         struct zone *zone = page_zone(page);
7872         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7873         unsigned long flags;
7874         unsigned int order;
7875
7876         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7877         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7878                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7879
7880                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7881                         break;
7882         }
7883         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7884
7885         return order < MAX_ORDER;
7886 }