6a3c4a1d513f3d659b059d7e788dbb1f07b91a36
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/sched/mm.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67 #include <linux/ftrace.h>
68 #include <linux/lockdep.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70
71 #include <asm/sections.h>
72 #include <asm/tlbflush.h>
73 #include <asm/div64.h>
74 #include "internal.h"
75
76 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
77 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
78 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
79
80 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
81 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
82 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
83 #endif
84
85 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
86 /*
87  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
88  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
89  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
90  * defined in <linux/topology.h>.
91  */
92 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
93 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
94 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
95 #endif
96
97 /* work_structs for global per-cpu drains */
98 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
99 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
100
101 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
102 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
103 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
104 #endif
105
106 /*
107  * Array of node states.
108  */
109 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
110         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
111         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
112 #ifndef CONFIG_NUMA
113         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
114 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
115         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
116 #endif
117         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
119 #endif  /* NUMA */
120 };
121 EXPORT_SYMBOL(node_states);
122
123 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
124 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
125
126 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
127 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
128 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
129
130 int percpu_pagelist_fraction;
131 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
132
133 /*
134  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
135  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
136  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
137  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
138  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
139  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
140  */
141 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
142 {
143         return page->index;
144 }
145
146 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
147 {
148         page->index = migratetype;
149 }
150
151 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
152 /*
153  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
154  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
155  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
156  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
157  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
158  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
159  */
160
161 static gfp_t saved_gfp_mask;
162
163 void pm_restore_gfp_mask(void)
164 {
165         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
166         if (saved_gfp_mask) {
167                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
168                 saved_gfp_mask = 0;
169         }
170 }
171
172 void pm_restrict_gfp_mask(void)
173 {
174         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
175         WARN_ON(saved_gfp_mask);
176         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
177         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
178 }
179
180 bool pm_suspended_storage(void)
181 {
182         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
183                 return false;
184         return true;
185 }
186 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
187
188 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
189 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
190 #endif
191
192 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
193
194 /*
195  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
196  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
197  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
198  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
199  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
200  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
201  *
202  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
203  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
204  */
205 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
206 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
207          256,
208 #endif
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
210          256,
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
213          32,
214 #endif
215          32,
216 };
217
218 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
219
220 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
222          "DMA",
223 #endif
224 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
225          "DMA32",
226 #endif
227          "Normal",
228 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
229          "HighMem",
230 #endif
231          "Movable",
232 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
233          "Device",
234 #endif
235 };
236
237 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
238         "Unmovable",
239         "Movable",
240         "Reclaimable",
241         "HighAtomic",
242 #ifdef CONFIG_CMA
243         "CMA",
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
246         "Isolate",
247 #endif
248 };
249
250 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
251         NULL,
252         free_compound_page,
253 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
254         free_huge_page,
255 #endif
256 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
257         free_transhuge_page,
258 #endif
259 };
260
261 int min_free_kbytes = 1024;
262 int user_min_free_kbytes = -1;
263 int watermark_scale_factor = 10;
264
265 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
266 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
267 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
268
269 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
270 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
272 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
273 static unsigned long __initdata required_movablecore;
274 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
275 static bool mirrored_kernelcore;
276
277 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
278 int movable_zone;
279 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
280 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
281
282 #if MAX_NUMNODES > 1
283 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
284 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
285 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
286 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
287 #endif
288
289 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
290
291 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
292 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
293 {
294         unsigned long max_initialise;
295         unsigned long reserved_lowmem;
296
297         /*
298          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
299          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
300          */
301         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
302                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
303
304         /*
305          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
306          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
307          * memory to boot.
308          */
309         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
310                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
311         max_initialise += reserved_lowmem;
312
313         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
314         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
315 }
316
317 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
318 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
319 {
320         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
321
322         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
323                 return true;
324
325         return false;
326 }
327
328 /*
329  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
330  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
331  */
332 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
333                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
334                                 unsigned long *nr_initialised)
335 {
336         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
337         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
338                 return true;
339         (*nr_initialised)++;
340         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
341             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
342                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
343                 return false;
344         }
345
346         return true;
347 }
348 #else
349 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
350 {
351 }
352
353 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
354 {
355         return false;
356 }
357
358 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
359                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
360                                 unsigned long *nr_initialised)
361 {
362         return true;
363 }
364 #endif
365
366 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
367 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
368                                                         unsigned long pfn)
369 {
370 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
371         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
372 #else
373         return page_zone(page)->pageblock_flags;
374 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
375 }
376
377 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
378 {
379 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
380         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
381         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
382 #else
383         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
384         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
385 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
386 }
387
388 /**
389  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
390  * @page: The page within the block of interest
391  * @pfn: The target page frame number
392  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
393  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
394  *
395  * Return: pageblock_bits flags
396  */
397 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
398                                         unsigned long pfn,
399                                         unsigned long end_bitidx,
400                                         unsigned long mask)
401 {
402         unsigned long *bitmap;
403         unsigned long bitidx, word_bitidx;
404         unsigned long word;
405
406         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
407         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
408         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
409         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
410
411         word = bitmap[word_bitidx];
412         bitidx += end_bitidx;
413         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
414 }
415
416 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
417                                         unsigned long end_bitidx,
418                                         unsigned long mask)
419 {
420         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
421 }
422
423 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
424 {
425         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
426 }
427
428 /**
429  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
430  * @page: The page within the block of interest
431  * @flags: The flags to set
432  * @pfn: The target page frame number
433  * @end_bitidx: The last bit of interest
434  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
435  */
436 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
437                                         unsigned long pfn,
438                                         unsigned long end_bitidx,
439                                         unsigned long mask)
440 {
441         unsigned long *bitmap;
442         unsigned long bitidx, word_bitidx;
443         unsigned long old_word, word;
444
445         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
446
447         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
448         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
449         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
450         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
451
452         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
453
454         bitidx += end_bitidx;
455         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
456         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
457
458         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
459         for (;;) {
460                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
461                 if (word == old_word)
462                         break;
463                 word = old_word;
464         }
465 }
466
467 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
468 {
469         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
470                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
471                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
472
473         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
474                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
475 }
476
477 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
478 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
479 {
480         int ret = 0;
481         unsigned seq;
482         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
483         unsigned long sp, start_pfn;
484
485         do {
486                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
487                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
488                 sp = zone->spanned_pages;
489                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
490                         ret = 1;
491         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
492
493         if (ret)
494                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
495                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
496                         start_pfn, start_pfn + sp);
497
498         return ret;
499 }
500
501 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
502 {
503         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
504                 return 0;
505         if (zone != page_zone(page))
506                 return 0;
507
508         return 1;
509 }
510 /*
511  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
512  */
513 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
514 {
515         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
516                 return 1;
517         if (!page_is_consistent(zone, page))
518                 return 1;
519
520         return 0;
521 }
522 #else
523 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
524 {
525         return 0;
526 }
527 #endif
528
529 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
530                 unsigned long bad_flags)
531 {
532         static unsigned long resume;
533         static unsigned long nr_shown;
534         static unsigned long nr_unshown;
535
536         /*
537          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
538          * or allow a steady drip of one report per second.
539          */
540         if (nr_shown == 60) {
541                 if (time_before(jiffies, resume)) {
542                         nr_unshown++;
543                         goto out;
544                 }
545                 if (nr_unshown) {
546                         pr_alert(
547                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
548                                 nr_unshown);
549                         nr_unshown = 0;
550                 }
551                 nr_shown = 0;
552         }
553         if (nr_shown++ == 0)
554                 resume = jiffies + 60 * HZ;
555
556         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
557                 current->comm, page_to_pfn(page));
558         __dump_page(page, reason);
559         bad_flags &= page->flags;
560         if (bad_flags)
561                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
562                                                 bad_flags, &bad_flags);
563         dump_page_owner(page);
564
565         print_modules();
566         dump_stack();
567 out:
568         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
569         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
570         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
571 }
572
573 /*
574  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
575  *
576  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
577  *
578  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
579  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
580  *
581  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
582  * page destructors. See compound_page_dtors.
583  *
584  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
585  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
586  */
587
588 void free_compound_page(struct page *page)
589 {
590         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
591 }
592
593 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
594 {
595         int i;
596         int nr_pages = 1 << order;
597
598         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
599         set_compound_order(page, order);
600         __SetPageHead(page);
601         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
602                 struct page *p = page + i;
603                 set_page_count(p, 0);
604                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
605                 set_compound_head(p, page);
606         }
607         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
608 }
609
610 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
611 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
612 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
613                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
614 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
615 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
616
617 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
618 {
619         if (!buf)
620                 return -EINVAL;
621         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
622 }
623 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
624
625 static bool need_debug_guardpage(void)
626 {
627         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
628         if (!debug_pagealloc_enabled())
629                 return false;
630
631         if (!debug_guardpage_minorder())
632                 return false;
633
634         return true;
635 }
636
637 static void init_debug_guardpage(void)
638 {
639         if (!debug_pagealloc_enabled())
640                 return;
641
642         if (!debug_guardpage_minorder())
643                 return;
644
645         _debug_guardpage_enabled = true;
646 }
647
648 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
649         .need = need_debug_guardpage,
650         .init = init_debug_guardpage,
651 };
652
653 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
654 {
655         unsigned long res;
656
657         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
658                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
659                 return 0;
660         }
661         _debug_guardpage_minorder = res;
662         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
663         return 0;
664 }
665 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
666
667 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
668                                 unsigned int order, int migratetype)
669 {
670         struct page_ext *page_ext;
671
672         if (!debug_guardpage_enabled())
673                 return false;
674
675         if (order >= debug_guardpage_minorder())
676                 return false;
677
678         page_ext = lookup_page_ext(page);
679         if (unlikely(!page_ext))
680                 return false;
681
682         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
683
684         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
685         set_page_private(page, order);
686         /* Guard pages are not available for any usage */
687         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
688
689         return true;
690 }
691
692 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
693                                 unsigned int order, int migratetype)
694 {
695         struct page_ext *page_ext;
696
697         if (!debug_guardpage_enabled())
698                 return;
699
700         page_ext = lookup_page_ext(page);
701         if (unlikely(!page_ext))
702                 return;
703
704         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
705
706         set_page_private(page, 0);
707         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
708                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
709 }
710 #else
711 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
712 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
713                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
714 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
715                                 unsigned int order, int migratetype) {}
716 #endif
717
718 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
719 {
720         set_page_private(page, order);
721         __SetPageBuddy(page);
722 }
723
724 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
725 {
726         __ClearPageBuddy(page);
727         set_page_private(page, 0);
728 }
729
730 /*
731  * This function checks whether a page is free && is the buddy
732  * we can do coalesce a page and its buddy if
733  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
734  * (b) the buddy is in the buddy system &&
735  * (c) a page and its buddy have the same order &&
736  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
737  *
738  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
739  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
740  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
741  * serialized by zone->lock.
742  *
743  * For recording page's order, we use page_private(page).
744  */
745 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
746                                                         unsigned int order)
747 {
748         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
749                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
750                         return 0;
751
752                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
753
754                 return 1;
755         }
756
757         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
758                 /*
759                  * zone check is done late to avoid uselessly
760                  * calculating zone/node ids for pages that could
761                  * never merge.
762                  */
763                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
764                         return 0;
765
766                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
767
768                 return 1;
769         }
770         return 0;
771 }
772
773 /*
774  * Freeing function for a buddy system allocator.
775  *
776  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
777  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
778  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
779  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
780  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
781  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
782  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
783  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
784  * parts of the VM system.
785  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
786  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
787  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
788  * field.
789  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
790  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
791  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
792  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
793  * triggers coalescing into a block of larger size.
794  *
795  * -- nyc
796  */
797
798 static inline void __free_one_page(struct page *page,
799                 unsigned long pfn,
800                 struct zone *zone, unsigned int order,
801                 int migratetype)
802 {
803         unsigned long combined_pfn;
804         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
805         struct page *buddy;
806         unsigned int max_order;
807
808         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
809
810         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
811         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
812
813         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
814         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
815                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
816
817         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
818         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
819
820 continue_merging:
821         while (order < max_order - 1) {
822                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
823                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
824
825                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
826                         goto done_merging;
827                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
828                         goto done_merging;
829                 /*
830                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
831                  * merge with it and move up one order.
832                  */
833                 if (page_is_guard(buddy)) {
834                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
835                 } else {
836                         list_del(&buddy->lru);
837                         zone->free_area[order].nr_free--;
838                         rmv_page_order(buddy);
839                 }
840                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
841                 page = page + (combined_pfn - pfn);
842                 pfn = combined_pfn;
843                 order++;
844         }
845         if (max_order < MAX_ORDER) {
846                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
847                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
848                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
849                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
850                  *
851                  * We don't want to hit this code for the more frequent
852                  * low-order merging.
853                  */
854                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
855                         int buddy_mt;
856
857                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
858                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
859                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
860
861                         if (migratetype != buddy_mt
862                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
863                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
864                                 goto done_merging;
865                 }
866                 max_order++;
867                 goto continue_merging;
868         }
869
870 done_merging:
871         set_page_order(page, order);
872
873         /*
874          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
875          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
876          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
877          * that is happening, add the free page to the tail of the list
878          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
879          * as a higher order page
880          */
881         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
882                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
883                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
884                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
885                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
886                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
887                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
888                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
889                         list_add_tail(&page->lru,
890                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
891                         goto out;
892                 }
893         }
894
895         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
896 out:
897         zone->free_area[order].nr_free++;
898 }
899
900 /*
901  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
902  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
903  * check if necessary.
904  */
905 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
906                                         unsigned long check_flags)
907 {
908         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
909                 return false;
910
911         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
912                         page_ref_count(page) |
913 #ifdef CONFIG_MEMCG
914                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
915 #endif
916                         (page->flags & check_flags)))
917                 return false;
918
919         return true;
920 }
921
922 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
923 {
924         const char *bad_reason;
925         unsigned long bad_flags;
926
927         bad_reason = NULL;
928         bad_flags = 0;
929
930         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
931                 bad_reason = "nonzero mapcount";
932         if (unlikely(page->mapping != NULL))
933                 bad_reason = "non-NULL mapping";
934         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
935                 bad_reason = "nonzero _refcount";
936         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
937                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
938                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
939         }
940 #ifdef CONFIG_MEMCG
941         if (unlikely(page->mem_cgroup))
942                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
943 #endif
944         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
945 }
946
947 static inline int free_pages_check(struct page *page)
948 {
949         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
950                 return 0;
951
952         /* Something has gone sideways, find it */
953         free_pages_check_bad(page);
954         return 1;
955 }
956
957 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
958 {
959         int ret = 1;
960
961         /*
962          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
963          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
964          */
965         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
966
967         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
968                 ret = 0;
969                 goto out;
970         }
971         switch (page - head_page) {
972         case 1:
973                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
974                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
975                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
976                         goto out;
977                 }
978                 break;
979         case 2:
980                 /*
981                  * the second tail page: ->mapping is
982                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
983                  */
984                 break;
985         default:
986                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
987                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
988                         goto out;
989                 }
990                 break;
991         }
992         if (unlikely(!PageTail(page))) {
993                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
994                 goto out;
995         }
996         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
997                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
998                 goto out;
999         }
1000         ret = 0;
1001 out:
1002         page->mapping = NULL;
1003         clear_compound_head(page);
1004         return ret;
1005 }
1006
1007 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1008                                         unsigned int order, bool check_free)
1009 {
1010         int bad = 0;
1011
1012         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1013
1014         trace_mm_page_free(page, order);
1015
1016         /*
1017          * Check tail pages before head page information is cleared to
1018          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1019          */
1020         if (unlikely(order)) {
1021                 bool compound = PageCompound(page);
1022                 int i;
1023
1024                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1025
1026                 if (compound)
1027                         ClearPageDoubleMap(page);
1028                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1029                         if (compound)
1030                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1031                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1032                                 bad++;
1033                                 continue;
1034                         }
1035                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036                 }
1037         }
1038         if (PageMappingFlags(page))
1039                 page->mapping = NULL;
1040         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1041                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1042         if (check_free)
1043                 bad += free_pages_check(page);
1044         if (bad)
1045                 return false;
1046
1047         page_cpupid_reset_last(page);
1048         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1049         reset_page_owner(page, order);
1050
1051         if (!PageHighMem(page)) {
1052                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1053                                            PAGE_SIZE << order);
1054                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056         }
1057         arch_free_page(page, order);
1058         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1059         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kasan_free_pages(page, order);
1061
1062         return true;
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1066 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1067 {
1068         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1069 }
1070
1071 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1072 {
1073         return false;
1074 }
1075 #else
1076 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1077 {
1078         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1079 }
1080
1081 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_check(page);
1084 }
1085 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1086
1087 /*
1088  * Frees a number of pages from the PCP lists
1089  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1090  * count is the number of pages to free.
1091  *
1092  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1093  * see if this freeing clears that state.
1094  *
1095  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1096  * pinned" detection logic.
1097  */
1098 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1099                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1100 {
1101         int migratetype = 0;
1102         int batch_free = 0;
1103         bool isolated_pageblocks;
1104
1105         spin_lock(&zone->lock);
1106         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1107
1108         while (count) {
1109                 struct page *page;
1110                 struct list_head *list;
1111
1112                 /*
1113                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1114                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1115                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1116                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1117                  * lists
1118                  */
1119                 do {
1120                         batch_free++;
1121                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1122                                 migratetype = 0;
1123                         list = &pcp->lists[migratetype];
1124                 } while (list_empty(list));
1125
1126                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1127                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1128                         batch_free = count;
1129
1130                 do {
1131                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1132
1133                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1134                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1135                         list_del(&page->lru);
1136
1137                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1138                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1139                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1140                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1141                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1142                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1143
1144                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1145                                 continue;
1146
1147                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1148                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1149                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1150         }
1151         spin_unlock(&zone->lock);
1152 }
1153
1154 static void free_one_page(struct zone *zone,
1155                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1156                                 unsigned int order,
1157                                 int migratetype)
1158 {
1159         spin_lock(&zone->lock);
1160         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1161                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1162                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1163         }
1164         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1165         spin_unlock(&zone->lock);
1166 }
1167
1168 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1169                                 unsigned long zone, int nid)
1170 {
1171         mm_zero_struct_page(page);
1172         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1173         init_page_count(page);
1174         page_mapcount_reset(page);
1175         page_cpupid_reset_last(page);
1176
1177         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1178 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1179         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1180         if (!is_highmem_idx(zone))
1181                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1182 #endif
1183 }
1184
1185 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1186                                         int nid)
1187 {
1188         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1189 }
1190
1191 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1192 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1193 {
1194         pg_data_t *pgdat;
1195         int nid, zid;
1196
1197         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1198                 return;
1199
1200         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1201         pgdat = NODE_DATA(nid);
1202
1203         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1204                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1205
1206                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1207                         break;
1208         }
1209         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1210 }
1211 #else
1212 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1213 {
1214 }
1215 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1216
1217 /*
1218  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1219  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1220  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1221  * sent to the buddy page allocator.
1222  */
1223 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1224 {
1225         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1226         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1227
1228         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1229                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1230                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1231
1232                         init_reserved_page(start_pfn);
1233
1234                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1235                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1236
1237                         SetPageReserved(page);
1238                 }
1239         }
1240 }
1241
1242 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1243 {
1244         unsigned long flags;
1245         int migratetype;
1246         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1247
1248         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1249                 return;
1250
1251         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1252         local_irq_save(flags);
1253         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1254         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1255         local_irq_restore(flags);
1256 }
1257
1258 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1259 {
1260         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1261         struct page *p = page;
1262         unsigned int loop;
1263
1264         prefetchw(p);
1265         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1266                 prefetchw(p + 1);
1267                 __ClearPageReserved(p);
1268                 set_page_count(p, 0);
1269         }
1270         __ClearPageReserved(p);
1271         set_page_count(p, 0);
1272
1273         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1274         set_page_refcounted(page);
1275         __free_pages(page, order);
1276 }
1277
1278 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1279         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1280
1281 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1282
1283 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1284 {
1285         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1286         int nid;
1287
1288         spin_lock(&early_pfn_lock);
1289         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1290         if (nid < 0)
1291                 nid = first_online_node;
1292         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1293
1294         return nid;
1295 }
1296 #endif
1297
1298 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1299 static inline bool __meminit __maybe_unused
1300 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1301                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1302 {
1303         int nid;
1304
1305         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1306         if (nid >= 0 && nid != node)
1307                 return false;
1308         return true;
1309 }
1310
1311 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1312 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1313 {
1314         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1315 }
1316
1317 #else
1318
1319 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1320 {
1321         return true;
1322 }
1323 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1324 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1325                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1326 {
1327         return true;
1328 }
1329 #endif
1330
1331
1332 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1333                                                         unsigned int order)
1334 {
1335         if (early_page_uninitialised(pfn))
1336                 return;
1337         return __free_pages_boot_core(page, order);
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1342  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1343  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1344  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1345  * pageblocks.
1346  *
1347  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1348  *
1349  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1350  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1351  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1352  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1353  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1354  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1355  * page in a pageblock.
1356  */
1357 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1358                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1359 {
1360         struct page *start_page;
1361         struct page *end_page;
1362
1363         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1364         end_pfn--;
1365
1366         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1367                 return NULL;
1368
1369         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1370         if (!start_page)
1371                 return NULL;
1372
1373         if (page_zone(start_page) != zone)
1374                 return NULL;
1375
1376         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1377
1378         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1379         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1380                 return NULL;
1381
1382         return start_page;
1383 }
1384
1385 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1386 {
1387         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1388         unsigned long block_end_pfn;
1389
1390         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1391         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1392                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1393                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1394
1395                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1396
1397                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1398                                              block_end_pfn, zone))
1399                         return;
1400         }
1401
1402         /* We confirm that there is no hole */
1403         zone->contiguous = true;
1404 }
1405
1406 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1407 {
1408         zone->contiguous = false;
1409 }
1410
1411 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1412 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1413                                        unsigned long nr_pages)
1414 {
1415         struct page *page;
1416         unsigned long i;
1417
1418         if (!nr_pages)
1419                 return;
1420
1421         page = pfn_to_page(pfn);
1422
1423         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1424         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1425             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1426                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1427                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1428                 return;
1429         }
1430
1431         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1432                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1433                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1434                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1435         }
1436 }
1437
1438 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1439 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1440 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1441
1442 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1443 {
1444         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1445                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1446 }
1447
1448 /*
1449  * Helper for deferred_init_range, free the given range, reset the counters, and
1450  * return number of pages freed.
1451  */
1452 static inline unsigned long __init __def_free(unsigned long *nr_free,
1453                                               unsigned long *free_base_pfn,
1454                                               struct page **page)
1455 {
1456         unsigned long nr = *nr_free;
1457
1458         deferred_free_range(*free_base_pfn, nr);
1459         *free_base_pfn = 0;
1460         *nr_free = 0;
1461         *page = NULL;
1462
1463         return nr;
1464 }
1465
1466 static unsigned long __init deferred_init_range(int nid, int zid,
1467                                                 unsigned long start_pfn,
1468                                                 unsigned long end_pfn)
1469 {
1470         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1471         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1472         unsigned long free_base_pfn = 0;
1473         unsigned long nr_pages = 0;
1474         unsigned long nr_free = 0;
1475         struct page *page = NULL;
1476         unsigned long pfn;
1477
1478         /*
1479          * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible
1480          * to have holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not
1481          * possible, this function is optimized out.
1482          *
1483          * Then, we check if a current large page is valid by only checking the
1484          * validity of the head pfn.
1485          *
1486          * meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1487          * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not
1488          * belong to this memory node.
1489          *
1490          * Finally, we minimize pfn page lookups and scheduler checks by
1491          * performing it only once every pageblock_nr_pages.
1492          *
1493          * We do it in two loops: first we initialize struct page, than free to
1494          * buddy allocator, becuse while we are freeing pages we can access
1495          * pages that are ahead (computing buddy page in __free_one_page()).
1496          */
1497         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1498                 if (!pfn_valid_within(pfn))
1499                         continue;
1500                 if ((pfn & nr_pgmask) || pfn_valid(pfn)) {
1501                         if (meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1502                                 if (page && (pfn & nr_pgmask))
1503                                         page++;
1504                                 else
1505                                         page = pfn_to_page(pfn);
1506                                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1507                                 cond_resched();
1508                         }
1509                 }
1510         }
1511
1512         page = NULL;
1513         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1514                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
1515                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1516                 } else if (!(pfn & nr_pgmask) && !pfn_valid(pfn)) {
1517                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1518                 } else if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1519                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1520                 } else if (page && (pfn & nr_pgmask)) {
1521                         page++;
1522                         nr_free++;
1523                 } else {
1524                         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1525                         page = pfn_to_page(pfn);
1526                         free_base_pfn = pfn;
1527                         nr_free = 1;
1528                         cond_resched();
1529                 }
1530         }
1531         /* Free the last block of pages to allocator */
1532         nr_pages += __def_free(&nr_free, &free_base_pfn, &page);
1533
1534         return nr_pages;
1535 }
1536
1537 /* Initialise remaining memory on a node */
1538 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1539 {
1540         pg_data_t *pgdat = data;
1541         int nid = pgdat->node_id;
1542         unsigned long start = jiffies;
1543         unsigned long nr_pages = 0;
1544         unsigned long spfn, epfn;
1545         phys_addr_t spa, epa;
1546         int zid;
1547         struct zone *zone;
1548         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1549         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1550         u64 i;
1551
1552         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1553                 pgdat_init_report_one_done();
1554                 return 0;
1555         }
1556
1557         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1558         if (!cpumask_empty(cpumask))
1559                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1560
1561         /* Sanity check boundaries */
1562         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1563         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1564         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1565
1566         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1567         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1568                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1569                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1570                         break;
1571         }
1572         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1573
1574         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1575                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1576                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1577                 nr_pages += deferred_init_range(nid, zid, spfn, epfn);
1578         }
1579
1580         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1581         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1582
1583         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1584                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1585
1586         pgdat_init_report_one_done();
1587         return 0;
1588 }
1589 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1590
1591 void __init page_alloc_init_late(void)
1592 {
1593         struct zone *zone;
1594
1595 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1596         int nid;
1597
1598         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1599         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1600         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1601                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1602         }
1603
1604         /* Block until all are initialised */
1605         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1606
1607         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1608         files_maxfiles_init();
1609 #endif
1610 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1611         /* Discard memblock private memory */
1612         memblock_discard();
1613 #endif
1614
1615         for_each_populated_zone(zone)
1616                 set_zone_contiguous(zone);
1617 }
1618
1619 #ifdef CONFIG_CMA
1620 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1621 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1622 {
1623         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1624         struct page *p = page;
1625
1626         do {
1627                 __ClearPageReserved(p);
1628                 set_page_count(p, 0);
1629         } while (++p, --i);
1630
1631         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1632
1633         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1634                 i = pageblock_nr_pages;
1635                 p = page;
1636                 do {
1637                         set_page_refcounted(p);
1638                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1639                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1640                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1641         } else {
1642                 set_page_refcounted(page);
1643                 __free_pages(page, pageblock_order);
1644         }
1645
1646         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1647 }
1648 #endif
1649
1650 /*
1651  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1652  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1653  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1654  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1655  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1656  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1657  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1658  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1659  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1660  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1661  *
1662  * -- nyc
1663  */
1664 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1665         int low, int high, struct free_area *area,
1666         int migratetype)
1667 {
1668         unsigned long size = 1 << high;
1669
1670         while (high > low) {
1671                 area--;
1672                 high--;
1673                 size >>= 1;
1674                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1675
1676                 /*
1677                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1678                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1679                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1680                  * pages will stay not present in virtual address space
1681                  */
1682                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1683                         continue;
1684
1685                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1686                 area->nr_free++;
1687                 set_page_order(&page[size], high);
1688         }
1689 }
1690
1691 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1692 {
1693         const char *bad_reason = NULL;
1694         unsigned long bad_flags = 0;
1695
1696         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1697                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1698         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1699                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1700         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1701                 bad_reason = "nonzero _count";
1702         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1703                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1704                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1705                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1706                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1707                 return;
1708         }
1709         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1710                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1711                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1712         }
1713 #ifdef CONFIG_MEMCG
1714         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1715                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1716 #endif
1717         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * This page is about to be returned from the page allocator
1722  */
1723 static inline int check_new_page(struct page *page)
1724 {
1725         if (likely(page_expected_state(page,
1726                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1727                 return 0;
1728
1729         check_new_page_bad(page);
1730         return 1;
1731 }
1732
1733 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1734 {
1735         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1736                 page_poisoning_enabled();
1737 }
1738
1739 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1740 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1741 {
1742         return false;
1743 }
1744
1745 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1746 {
1747         return check_new_page(page);
1748 }
1749 #else
1750 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1751 {
1752         return check_new_page(page);
1753 }
1754 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1755 {
1756         return false;
1757 }
1758 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1759
1760 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1761 {
1762         int i;
1763         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1764                 struct page *p = page + i;
1765
1766                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1767                         return true;
1768         }
1769
1770         return false;
1771 }
1772
1773 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1774                                 gfp_t gfp_flags)
1775 {
1776         set_page_private(page, 0);
1777         set_page_refcounted(page);
1778
1779         arch_alloc_page(page, order);
1780         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1781         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1782         kasan_alloc_pages(page, order);
1783         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1784 }
1785
1786 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1787                                                         unsigned int alloc_flags)
1788 {
1789         int i;
1790
1791         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1792
1793         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1794                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1795                         clear_highpage(page + i);
1796
1797         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1798                 prep_compound_page(page, order);
1799
1800         /*
1801          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1802          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1803          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1804          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1805          */
1806         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1807                 set_page_pfmemalloc(page);
1808         else
1809                 clear_page_pfmemalloc(page);
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1814  * the smallest available page from the freelists
1815  */
1816 static __always_inline
1817 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1818                                                 int migratetype)
1819 {
1820         unsigned int current_order;
1821         struct free_area *area;
1822         struct page *page;
1823
1824         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1825         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1826                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1827                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1828                                                         struct page, lru);
1829                 if (!page)
1830                         continue;
1831                 list_del(&page->lru);
1832                 rmv_page_order(page);
1833                 area->nr_free--;
1834                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1835                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1836                 return page;
1837         }
1838
1839         return NULL;
1840 }
1841
1842
1843 /*
1844  * This array describes the order lists are fallen back to when
1845  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1846  */
1847 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1848         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1849         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1850         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1851 #ifdef CONFIG_CMA
1852         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1853 #endif
1854 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1855         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1856 #endif
1857 };
1858
1859 #ifdef CONFIG_CMA
1860 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1861                                         unsigned int order)
1862 {
1863         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1864 }
1865 #else
1866 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1867                                         unsigned int order) { return NULL; }
1868 #endif
1869
1870 /*
1871  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1872  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1873  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1874  */
1875 static int move_freepages(struct zone *zone,
1876                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1877                           int migratetype, int *num_movable)
1878 {
1879         struct page *page;
1880         unsigned int order;
1881         int pages_moved = 0;
1882
1883 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1884         /*
1885          * page_zone is not safe to call in this context when
1886          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1887          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1888          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1889          * grouping pages by mobility
1890          */
1891         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1892 #endif
1893
1894         if (num_movable)
1895                 *num_movable = 0;
1896
1897         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1898                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1899                         page++;
1900                         continue;
1901                 }
1902
1903                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1904                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1905
1906                 if (!PageBuddy(page)) {
1907                         /*
1908                          * We assume that pages that could be isolated for
1909                          * migration are movable. But we don't actually try
1910                          * isolating, as that would be expensive.
1911                          */
1912                         if (num_movable &&
1913                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1914                                 (*num_movable)++;
1915
1916                         page++;
1917                         continue;
1918                 }
1919
1920                 order = page_order(page);
1921                 list_move(&page->lru,
1922                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1923                 page += 1 << order;
1924                 pages_moved += 1 << order;
1925         }
1926
1927         return pages_moved;
1928 }
1929
1930 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1931                                 int migratetype, int *num_movable)
1932 {
1933         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1934         struct page *start_page, *end_page;
1935
1936         start_pfn = page_to_pfn(page);
1937         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1938         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1939         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1940         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1941
1942         /* Do not cross zone boundaries */
1943         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1944                 start_page = page;
1945         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1946                 return 0;
1947
1948         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1949                                                                 num_movable);
1950 }
1951
1952 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1953                                         int start_order, int migratetype)
1954 {
1955         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1956
1957         while (nr_pageblocks--) {
1958                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1959                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1960         }
1961 }
1962
1963 /*
1964  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1965  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1966  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1967  *
1968  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1969  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1970  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1971  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1972  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1973  * pageblocks.
1974  */
1975 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1976 {
1977         /*
1978          * Leaving this order check is intended, although there is
1979          * relaxed order check in next check. The reason is that
1980          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1981          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1982          * so could be changed anytime.
1983          */
1984         if (order >= pageblock_order)
1985                 return true;
1986
1987         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1988                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1989                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1990                 page_group_by_mobility_disabled)
1991                 return true;
1992
1993         return false;
1994 }
1995
1996 /*
1997  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1998  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1999  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2000  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2001  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2002  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2003  */
2004 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2005                                         int start_type, bool whole_block)
2006 {
2007         unsigned int current_order = page_order(page);
2008         struct free_area *area;
2009         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2010         int old_block_type;
2011
2012         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2013
2014         /*
2015          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2016          * highatomic accounting.
2017          */
2018         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2019                 goto single_page;
2020
2021         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2022         if (current_order >= pageblock_order) {
2023                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2024                 goto single_page;
2025         }
2026
2027         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2028         if (!whole_block)
2029                 goto single_page;
2030
2031         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2032                                                 &movable_pages);
2033         /*
2034          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2035          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2036          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2037          */
2038         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2039                 alike_pages = movable_pages;
2040         } else {
2041                 /*
2042                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2043                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2044                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2045                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2046                  * exact migratetype of non-movable pages.
2047                  */
2048                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2049                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2050                                                 - (free_pages + movable_pages);
2051                 else
2052                         alike_pages = 0;
2053         }
2054
2055         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2056         if (!free_pages)
2057                 goto single_page;
2058
2059         /*
2060          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2061          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2062          */
2063         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2064                         page_group_by_mobility_disabled)
2065                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2066
2067         return;
2068
2069 single_page:
2070         area = &zone->free_area[current_order];
2071         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2072 }
2073
2074 /*
2075  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2076  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2077  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2078  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2079  */
2080 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2081                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2082 {
2083         int i;
2084         int fallback_mt;
2085
2086         if (area->nr_free == 0)
2087                 return -1;
2088
2089         *can_steal = false;
2090         for (i = 0;; i++) {
2091                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2092                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2093                         break;
2094
2095                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2096                         continue;
2097
2098                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2099                         *can_steal = true;
2100
2101                 if (!only_stealable)
2102                         return fallback_mt;
2103
2104                 if (*can_steal)
2105                         return fallback_mt;
2106         }
2107
2108         return -1;
2109 }
2110
2111 /*
2112  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2113  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2114  */
2115 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2116                                 unsigned int alloc_order)
2117 {
2118         int mt;
2119         unsigned long max_managed, flags;
2120
2121         /*
2122          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2123          * Check is race-prone but harmless.
2124          */
2125         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2126         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2127                 return;
2128
2129         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2130
2131         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2132         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2133                 goto out_unlock;
2134
2135         /* Yoink! */
2136         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2137         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2138             && !is_migrate_cma(mt)) {
2139                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2140                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2141                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2142         }
2143
2144 out_unlock:
2145         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2146 }
2147
2148 /*
2149  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2150  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2151  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2152  * to recover from than an OOM.
2153  *
2154  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2155  * pageblock is exhausted.
2156  */
2157 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2158                                                 bool force)
2159 {
2160         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2161         unsigned long flags;
2162         struct zoneref *z;
2163         struct zone *zone;
2164         struct page *page;
2165         int order;
2166         bool ret;
2167
2168         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2169                                                                 ac->nodemask) {
2170                 /*
2171                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2172                  * is really high.
2173                  */
2174                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2175                                         pageblock_nr_pages)
2176                         continue;
2177
2178                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2179                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2180                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2181
2182                         page = list_first_entry_or_null(
2183                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2184                                         struct page, lru);
2185                         if (!page)
2186                                 continue;
2187
2188                         /*
2189                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2190                          * we can counter several free pages in a pageblock
2191                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2192                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2193                          * adjust the count once.
2194                          */
2195                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2196                                 /*
2197                                  * It should never happen but changes to
2198                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2199                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2200                                  * while unreserving so be safe and watch for
2201                                  * underflows.
2202                                  */
2203                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2204                                                 pageblock_nr_pages,
2205                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2206                         }
2207
2208                         /*
2209                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2210                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2211                          * is doing the work and needs the pages. More
2212                          * importantly, if the block was always converted to
2213                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2214                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2215                          * may increase.
2216                          */
2217                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2218                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2219                                                                         NULL);
2220                         if (ret) {
2221                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2222                                 return ret;
2223                         }
2224                 }
2225                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2226         }
2227
2228         return false;
2229 }
2230
2231 /*
2232  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2233  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2234  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2235  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2236  *
2237  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2238  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2239  * condition simpler.
2240  */
2241 static __always_inline bool
2242 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2243 {
2244         struct free_area *area;
2245         int current_order;
2246         struct page *page;
2247         int fallback_mt;
2248         bool can_steal;
2249
2250         /*
2251          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2252          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2253          * would be too costly to do exactly.
2254          */
2255         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2256                                 --current_order) {
2257                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2258                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2259                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2260                 if (fallback_mt == -1)
2261                         continue;
2262
2263                 /*
2264                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2265                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2266                  * steal and split the smallest available page instead of the
2267                  * largest available page, because even if the next movable
2268                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2269                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2270                  */
2271                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2272                                         && current_order > order)
2273                         goto find_smallest;
2274
2275                 goto do_steal;
2276         }
2277
2278         return false;
2279
2280 find_smallest:
2281         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2282                                                         current_order++) {
2283                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2284                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2285                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2286                 if (fallback_mt != -1)
2287                         break;
2288         }
2289
2290         /*
2291          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2292          * when looking for the largest page.
2293          */
2294         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2295
2296 do_steal:
2297         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2298                                                         struct page, lru);
2299
2300         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2301
2302         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2303                 start_migratetype, fallback_mt);
2304
2305         return true;
2306
2307 }
2308
2309 /*
2310  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2311  * Call me with the zone->lock already held.
2312  */
2313 static __always_inline struct page *
2314 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype)
2315 {
2316         struct page *page;
2317
2318 retry:
2319         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2320         if (unlikely(!page)) {
2321                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2322                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2323
2324                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2325                         goto retry;
2326         }
2327
2328         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2329         return page;
2330 }
2331
2332 /*
2333  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2334  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2335  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2336  */
2337 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2338                         unsigned long count, struct list_head *list,
2339                         int migratetype, bool cold)
2340 {
2341         int i, alloced = 0;
2342
2343         spin_lock(&zone->lock);
2344         for (i = 0; i < count; ++i) {
2345                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2346                 if (unlikely(page == NULL))
2347                         break;
2348
2349                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2350                         continue;
2351
2352                 /*
2353                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2354                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2355                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2356                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2357                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2358                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2359                  * properly.
2360                  */
2361                 if (likely(!cold))
2362                         list_add(&page->lru, list);
2363                 else
2364                         list_add_tail(&page->lru, list);
2365                 list = &page->lru;
2366                 alloced++;
2367                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2368                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2369                                               -(1 << order));
2370         }
2371
2372         /*
2373          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2374          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2375          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2376          * pages added to the pcp list.
2377          */
2378         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2379         spin_unlock(&zone->lock);
2380         return alloced;
2381 }
2382
2383 #ifdef CONFIG_NUMA
2384 /*
2385  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2386  * currently executing processor on remote nodes after they have
2387  * expired.
2388  *
2389  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2390  * a single processor.
2391  */
2392 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2393 {
2394         unsigned long flags;
2395         int to_drain, batch;
2396
2397         local_irq_save(flags);
2398         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2399         to_drain = min(pcp->count, batch);
2400         if (to_drain > 0) {
2401                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2402                 pcp->count -= to_drain;
2403         }
2404         local_irq_restore(flags);
2405 }
2406 #endif
2407
2408 /*
2409  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2410  *
2411  * The processor must either be the current processor and the
2412  * thread pinned to the current processor or a processor that
2413  * is not online.
2414  */
2415 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2416 {
2417         unsigned long flags;
2418         struct per_cpu_pageset *pset;
2419         struct per_cpu_pages *pcp;
2420
2421         local_irq_save(flags);
2422         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2423
2424         pcp = &pset->pcp;
2425         if (pcp->count) {
2426                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2427                 pcp->count = 0;
2428         }
2429         local_irq_restore(flags);
2430 }
2431
2432 /*
2433  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2434  *
2435  * The processor must either be the current processor and the
2436  * thread pinned to the current processor or a processor that
2437  * is not online.
2438  */
2439 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2440 {
2441         struct zone *zone;
2442
2443         for_each_populated_zone(zone) {
2444                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2445         }
2446 }
2447
2448 /*
2449  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2450  *
2451  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2452  * the single zone's pages.
2453  */
2454 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2455 {
2456         int cpu = smp_processor_id();
2457
2458         if (zone)
2459                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2460         else
2461                 drain_pages(cpu);
2462 }
2463
2464 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2465 {
2466         /*
2467          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2468          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2469          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2470          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2471          * a different one.
2472          */
2473         preempt_disable();
2474         drain_local_pages(NULL);
2475         preempt_enable();
2476 }
2477
2478 /*
2479  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2480  *
2481  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2482  *
2483  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2484  */
2485 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2486 {
2487         int cpu;
2488
2489         /*
2490          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2491          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2492          */
2493         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2494
2495         /*
2496          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2497          * initialized.
2498          */
2499         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2500                 return;
2501
2502         /* Workqueues cannot recurse */
2503         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2504                 return;
2505
2506         /*
2507          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2508          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2509          * the drain to be complete when the call returns.
2510          */
2511         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2512                 if (!zone)
2513                         return;
2514                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2515         }
2516
2517         /*
2518          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2519          * as offline notification will cause the notified
2520          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2521          * disables preemption as part of its processing
2522          */
2523         for_each_online_cpu(cpu) {
2524                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2525                 struct zone *z;
2526                 bool has_pcps = false;
2527
2528                 if (zone) {
2529                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2530                         if (pcp->pcp.count)
2531                                 has_pcps = true;
2532                 } else {
2533                         for_each_populated_zone(z) {
2534                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2535                                 if (pcp->pcp.count) {
2536                                         has_pcps = true;
2537                                         break;
2538                                 }
2539                         }
2540                 }
2541
2542                 if (has_pcps)
2543                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2544                 else
2545                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2546         }
2547
2548         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2549                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2550                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2551                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2552         }
2553         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2554                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2555
2556         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2557 }
2558
2559 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2560
2561 /*
2562  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2563  */
2564 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2565
2566 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2567 {
2568         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2569         unsigned long flags;
2570         unsigned int order, t;
2571         struct page *page;
2572
2573         if (zone_is_empty(zone))
2574                 return;
2575
2576         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2577
2578         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2579         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2580                 if (pfn_valid(pfn)) {
2581                         page = pfn_to_page(pfn);
2582
2583                         if (!--page_count) {
2584                                 touch_nmi_watchdog();
2585                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2586                         }
2587
2588                         if (page_zone(page) != zone)
2589                                 continue;
2590
2591                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2592                                 swsusp_unset_page_free(page);
2593                 }
2594
2595         for_each_migratetype_order(order, t) {
2596                 list_for_each_entry(page,
2597                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2598                         unsigned long i;
2599
2600                         pfn = page_to_pfn(page);
2601                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2602                                 if (!--page_count) {
2603                                         touch_nmi_watchdog();
2604                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2605                                 }
2606                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2607                         }
2608                 }
2609         }
2610         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2611 }
2612 #endif /* CONFIG_PM */
2613
2614 static bool free_hot_cold_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2615 {
2616         int migratetype;
2617
2618         if (!free_pcp_prepare(page))
2619                 return false;
2620
2621         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2622         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2623         return true;
2624 }
2625
2626 static void free_hot_cold_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn,
2627                                 bool cold)
2628 {
2629         struct zone *zone = page_zone(page);
2630         struct per_cpu_pages *pcp;
2631         int migratetype;
2632
2633         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2634         __count_vm_event(PGFREE);
2635
2636         /*
2637          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2638          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2639          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2640          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2641          * excessively into the page allocator
2642          */
2643         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2644                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2645                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2646                         return;
2647                 }
2648                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2649         }
2650
2651         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2652         if (!cold)
2653                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2654         else
2655                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2656         pcp->count++;
2657         if (pcp->count >= pcp->high) {
2658                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2659                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2660                 pcp->count -= batch;
2661         }
2662 }
2663
2664 /*
2665  * Free a 0-order page
2666  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2667  */
2668 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2669 {
2670         unsigned long flags;
2671         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2672
2673         if (!free_hot_cold_page_prepare(page, pfn))
2674                 return;
2675
2676         local_irq_save(flags);
2677         free_hot_cold_page_commit(page, pfn, cold);
2678         local_irq_restore(flags);
2679 }
2680
2681 /*
2682  * Free a list of 0-order pages
2683  */
2684 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2685 {
2686         struct page *page, *next;
2687         unsigned long flags, pfn;
2688
2689         /* Prepare pages for freeing */
2690         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2691                 pfn = page_to_pfn(page);
2692                 if (!free_hot_cold_page_prepare(page, pfn))
2693                         list_del(&page->lru);
2694                 set_page_private(page, pfn);
2695         }
2696
2697         local_irq_save(flags);
2698         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2699                 unsigned long pfn = page_private(page);
2700
2701                 set_page_private(page, 0);
2702                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2703                 free_hot_cold_page_commit(page, pfn, cold);
2704         }
2705         local_irq_restore(flags);
2706 }
2707
2708 /*
2709  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2710  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2711  * Each sub-page must be freed individually.
2712  *
2713  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2714  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2715  */
2716 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2717 {
2718         int i;
2719
2720         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2721         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2722
2723         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2724                 set_page_refcounted(page + i);
2725         split_page_owner(page, order);
2726 }
2727 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2728
2729 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2730 {
2731         unsigned long watermark;
2732         struct zone *zone;
2733         int mt;
2734
2735         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2736
2737         zone = page_zone(page);
2738         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2739
2740         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2741                 /*
2742                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2743                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2744                  * watermark, because we already know our high-order page
2745                  * exists.
2746                  */
2747                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2748                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2749                         return 0;
2750
2751                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2752         }
2753
2754         /* Remove page from free list */
2755         list_del(&page->lru);
2756         zone->free_area[order].nr_free--;
2757         rmv_page_order(page);
2758
2759         /*
2760          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2761          * pageblock
2762          */
2763         if (order >= pageblock_order - 1) {
2764                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2765                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2766                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2767                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2768                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2769                                 set_pageblock_migratetype(page,
2770                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2771                 }
2772         }
2773
2774
2775         return 1UL << order;
2776 }
2777
2778 /*
2779  * Update NUMA hit/miss statistics
2780  *
2781  * Must be called with interrupts disabled.
2782  */
2783 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2784 {
2785 #ifdef CONFIG_NUMA
2786         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2787
2788         if (z->node != numa_node_id())
2789                 local_stat = NUMA_OTHER;
2790
2791         if (z->node == preferred_zone->node)
2792                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2793         else {
2794                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2795                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2796         }
2797         __inc_numa_state(z, local_stat);
2798 #endif
2799 }
2800
2801 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2802 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2803                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2804                         struct list_head *list)
2805 {
2806         struct page *page;
2807
2808         do {
2809                 if (list_empty(list)) {
2810                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2811                                         pcp->batch, list,
2812                                         migratetype, cold);
2813                         if (unlikely(list_empty(list)))
2814                                 return NULL;
2815                 }
2816
2817                 if (cold)
2818                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2819                 else
2820                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2821
2822                 list_del(&page->lru);
2823                 pcp->count--;
2824         } while (check_new_pcp(page));
2825
2826         return page;
2827 }
2828
2829 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2830 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2831                         struct zone *zone, unsigned int order,
2832                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2833 {
2834         struct per_cpu_pages *pcp;
2835         struct list_head *list;
2836         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2837         struct page *page;
2838         unsigned long flags;
2839
2840         local_irq_save(flags);
2841         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2842         list = &pcp->lists[migratetype];
2843         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2844         if (page) {
2845                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2846                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2847         }
2848         local_irq_restore(flags);
2849         return page;
2850 }
2851
2852 /*
2853  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2854  */
2855 static inline
2856 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2857                         struct zone *zone, unsigned int order,
2858                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2859                         int migratetype)
2860 {
2861         unsigned long flags;
2862         struct page *page;
2863
2864         if (likely(order == 0)) {
2865                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2866                                 gfp_flags, migratetype);
2867                 goto out;
2868         }
2869
2870         /*
2871          * We most definitely don't want callers attempting to
2872          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2873          */
2874         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2875         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2876
2877         do {
2878                 page = NULL;
2879                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2880                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2881                         if (page)
2882                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2883                 }
2884                 if (!page)
2885                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2886         } while (page && check_new_pages(page, order));
2887         spin_unlock(&zone->lock);
2888         if (!page)
2889                 goto failed;
2890         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2891                                   get_pcppage_migratetype(page));
2892
2893         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2894         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2895         local_irq_restore(flags);
2896
2897 out:
2898         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2899         return page;
2900
2901 failed:
2902         local_irq_restore(flags);
2903         return NULL;
2904 }
2905
2906 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2907
2908 static struct {
2909         struct fault_attr attr;
2910
2911         bool ignore_gfp_highmem;
2912         bool ignore_gfp_reclaim;
2913         u32 min_order;
2914 } fail_page_alloc = {
2915         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2916         .ignore_gfp_reclaim = true,
2917         .ignore_gfp_highmem = true,
2918         .min_order = 1,
2919 };
2920
2921 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2922 {
2923         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2924 }
2925 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2926
2927 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2928 {
2929         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2930                 return false;
2931         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2932                 return false;
2933         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2934                 return false;
2935         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2936                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2937                 return false;
2938
2939         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2940 }
2941
2942 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2943
2944 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2945 {
2946         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2947         struct dentry *dir;
2948
2949         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2950                                         &fail_page_alloc.attr);
2951         if (IS_ERR(dir))
2952                 return PTR_ERR(dir);
2953
2954         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2955                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2956                 goto fail;
2957         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2958                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2959                 goto fail;
2960         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2961                                 &fail_page_alloc.min_order))
2962                 goto fail;
2963
2964         return 0;
2965 fail:
2966         debugfs_remove_recursive(dir);
2967
2968         return -ENOMEM;
2969 }
2970
2971 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2972
2973 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2974
2975 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2976
2977 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2978 {
2979         return false;
2980 }
2981
2982 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2983
2984 /*
2985  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2986  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2987  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2988  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2989  */
2990 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2991                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2992                          long free_pages)
2993 {
2994         long min = mark;
2995         int o;
2996         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
2997
2998         /* free_pages may go negative - that's OK */
2999         free_pages -= (1 << order) - 1;
3000
3001         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3002                 min -= min / 2;
3003
3004         /*
3005          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3006          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3007          * atomic reserve but it avoids a search.
3008          */
3009         if (likely(!alloc_harder)) {
3010                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3011         } else {
3012                 /*
3013                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3014                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3015                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3016                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3017                  */
3018                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3019                         min -= min / 2;
3020                 else
3021                         min -= min / 4;
3022         }
3023
3024
3025 #ifdef CONFIG_CMA
3026         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3027         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3028                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3029 #endif
3030
3031         /*
3032          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3033          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3034          * even if a suitable page happened to be free.
3035          */
3036         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3037                 return false;
3038
3039         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3040         if (!order)
3041                 return true;
3042
3043         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3044         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3045                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3046                 int mt;
3047
3048                 if (!area->nr_free)
3049                         continue;
3050
3051                 if (alloc_harder)
3052                         return true;
3053
3054                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3055                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3056                                 return true;
3057                 }
3058
3059 #ifdef CONFIG_CMA
3060                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3061                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3062                         return true;
3063                 }
3064 #endif
3065         }
3066         return false;
3067 }
3068
3069 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3070                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3071 {
3072         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3073                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3074 }
3075
3076 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3077                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3078 {
3079         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3080         long cma_pages = 0;
3081
3082 #ifdef CONFIG_CMA
3083         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3084         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3085                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3086 #endif
3087
3088         /*
3089          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3090          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3091          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3092          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3093          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3094          */
3095         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3096                 return true;
3097
3098         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3099                                         free_pages);
3100 }
3101
3102 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3103                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3104 {
3105         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3106
3107         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3108                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3109
3110         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3111                                                                 free_pages);
3112 }
3113
3114 #ifdef CONFIG_NUMA
3115 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3116 {
3117         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3118                                 RECLAIM_DISTANCE;
3119 }
3120 #else   /* CONFIG_NUMA */
3121 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3122 {
3123         return true;
3124 }
3125 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3126
3127 /*
3128  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3129  * a page.
3130  */
3131 static struct page *
3132 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3133                                                 const struct alloc_context *ac)
3134 {
3135         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3136         struct zone *zone;
3137         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3138
3139         /*
3140          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3141          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3142          */
3143         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3144                                                                 ac->nodemask) {
3145                 struct page *page;
3146                 unsigned long mark;
3147
3148                 if (cpusets_enabled() &&
3149                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3150                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3151                                 continue;
3152                 /*
3153                  * When allocating a page cache page for writing, we
3154                  * want to get it from a node that is within its dirty
3155                  * limit, such that no single node holds more than its
3156                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3157                  * The dirty limits take into account the node's
3158                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3159                  * should be able to balance it without having to
3160                  * write pages from its LRU list.
3161                  *
3162                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3163                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3164                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3165                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3166                  * nodes are together not big enough to reach the
3167                  * global limit.  The proper fix for these situations
3168                  * will require awareness of nodes in the
3169                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3170                  */
3171                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3172                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3173                                 continue;
3174
3175                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3176                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3177                                 continue;
3178                         }
3179                 }
3180
3181                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3182                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3183                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3184                         int ret;
3185
3186                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3187                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3188                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3189                                 goto try_this_zone;
3190
3191                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3192                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3193                                 continue;
3194
3195                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3196                         switch (ret) {
3197                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3198                                 /* did not scan */
3199                                 continue;
3200                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3201                                 /* scanned but unreclaimable */
3202                                 continue;
3203                         default:
3204                                 /* did we reclaim enough */
3205                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3206                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3207                                         goto try_this_zone;
3208
3209                                 continue;
3210                         }
3211                 }
3212
3213 try_this_zone:
3214                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3215                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3216                 if (page) {
3217                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3218
3219                         /*
3220                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3221                          * if the pageblock should be reserved for the future
3222                          */
3223                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3224                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3225
3226                         return page;
3227                 }
3228         }
3229
3230         return NULL;
3231 }
3232
3233 /*
3234  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3235  * meminfo in irq context.
3236  */
3237 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3238 {
3239         bool ret = false;
3240
3241 #if NODES_SHIFT > 8
3242         ret = in_interrupt();
3243 #endif
3244         return ret;
3245 }
3246
3247 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3248 {
3249         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3250         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3251
3252         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3253                 return;
3254
3255         /*
3256          * This documents exceptions given to allocations in certain
3257          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3258          * of allowed nodes.
3259          */
3260         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3261                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3262                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3263                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3264         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3265                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3266
3267         show_mem(filter, nodemask);
3268 }
3269
3270 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3271 {
3272         struct va_format vaf;
3273         va_list args;
3274         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3275                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3276
3277         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3278                 return;
3279
3280         pr_warn("%s: ", current->comm);
3281
3282         va_start(args, fmt);
3283         vaf.fmt = fmt;
3284         vaf.va = &args;
3285         pr_cont("%pV", &vaf);
3286         va_end(args);
3287
3288         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3289         if (nodemask)
3290                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3291         else
3292                 pr_cont("(null)\n");
3293
3294         cpuset_print_current_mems_allowed();
3295
3296         dump_stack();
3297         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3298 }
3299
3300 static inline struct page *
3301 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3302                               unsigned int alloc_flags,
3303                               const struct alloc_context *ac)
3304 {
3305         struct page *page;
3306
3307         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3308                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3309         /*
3310          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3311          * are depleted
3312          */
3313         if (!page)
3314                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3315                                 alloc_flags, ac);
3316
3317         return page;
3318 }
3319
3320 static inline struct page *
3321 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3322         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3323 {
3324         struct oom_control oc = {
3325                 .zonelist = ac->zonelist,
3326                 .nodemask = ac->nodemask,
3327                 .memcg = NULL,
3328                 .gfp_mask = gfp_mask,
3329                 .order = order,
3330         };
3331         struct page *page;
3332
3333         *did_some_progress = 0;
3334
3335         /*
3336          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3337          * making progress for us.
3338          */
3339         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3340                 *did_some_progress = 1;
3341                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3342                 return NULL;
3343         }
3344
3345         /*
3346          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3347          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3348          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3349          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3350          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3351          */
3352         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3353                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3354                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3355         if (page)
3356                 goto out;
3357
3358         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3359         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3360                 goto out;
3361         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3362         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3363                 goto out;
3364         /*
3365          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3366          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3367          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3368          * fallback than shooting a random task.
3369          */
3370         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3371                 goto out;
3372         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3373         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3374                 goto out;
3375         if (pm_suspended_storage())
3376                 goto out;
3377         /*
3378          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3379          * other request to make a forward progress.
3380          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3381          * do much for this context but let's try it to at least get
3382          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3383          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3384          * failures more gracefully we should just bail out here.
3385          */
3386
3387         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3388         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3389                 goto out;
3390
3391         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3392         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3393                 *did_some_progress = 1;
3394
3395                 /*
3396                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3397                  * reserves
3398                  */
3399                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3400                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3401                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3402         }
3403 out:
3404         mutex_unlock(&oom_lock);
3405         return page;
3406 }
3407
3408 /*
3409  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3410  * killer is consider as the only way to move forward.
3411  */
3412 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3413
3414 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3415 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3416 static struct page *
3417 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3418                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3419                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3420 {
3421         struct page *page;
3422         unsigned int noreclaim_flag;
3423
3424         if (!order)
3425                 return NULL;
3426
3427         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3428         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3429                                                                         prio);
3430         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3431
3432         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3433                 return NULL;
3434
3435         /*
3436          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3437          * count a compaction stall
3438          */
3439         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3440
3441         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3442
3443         if (page) {
3444                 struct zone *zone = page_zone(page);
3445
3446                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3447                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3448                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3449                 return page;
3450         }
3451
3452         /*
3453          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3454          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3455          */
3456         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3457
3458         cond_resched();
3459
3460         return NULL;
3461 }
3462
3463 static inline bool
3464 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3465                      enum compact_result compact_result,
3466                      enum compact_priority *compact_priority,
3467                      int *compaction_retries)
3468 {
3469         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3470         int min_priority;
3471         bool ret = false;
3472         int retries = *compaction_retries;
3473         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3474
3475         if (!order)
3476                 return false;
3477
3478         if (compaction_made_progress(compact_result))
3479                 (*compaction_retries)++;
3480
3481         /*
3482          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3483          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3484          * failure could be caused by insufficient priority
3485          */
3486         if (compaction_failed(compact_result))
3487                 goto check_priority;
3488
3489         /*
3490          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3491          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3492          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3493          * compaction.
3494          */
3495         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3496                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3497                 goto out;
3498         }
3499
3500         /*
3501          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3502          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3503          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3504          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3505          * would need much more detailed feedback from compaction to
3506          * make a better decision.
3507          */
3508         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3509                 max_retries /= 4;
3510         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3511                 ret = true;
3512                 goto out;
3513         }
3514
3515         /*
3516          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3517          * all retries or failed at the lower priorities.
3518          */
3519 check_priority:
3520         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3521                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3522
3523         if (*compact_priority > min_priority) {
3524                 (*compact_priority)--;
3525                 *compaction_retries = 0;
3526                 ret = true;
3527         }
3528 out:
3529         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3530         return ret;
3531 }
3532 #else
3533 static inline struct page *
3534 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3535                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3536                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3537 {
3538         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3539         return NULL;
3540 }
3541
3542 static inline bool
3543 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3544                      enum compact_result compact_result,
3545                      enum compact_priority *compact_priority,
3546                      int *compaction_retries)
3547 {
3548         struct zone *zone;
3549         struct zoneref *z;
3550
3551         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3552                 return false;
3553
3554         /*
3555          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3556          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3557          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3558          * watermarks are OK.
3559          */
3560         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3561                                         ac->nodemask) {
3562                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3563                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3564                         return true;
3565         }
3566         return false;
3567 }
3568 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3569
3570 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3571 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3572         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3573
3574 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3575 {
3576         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3577
3578         /* no reclaim without waiting on it */
3579         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3580                 return false;
3581
3582         /* this guy won't enter reclaim */
3583         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) && !(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3584                 return false;
3585
3586         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3587         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3588                 return false;
3589
3590         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3591                 return false;
3592
3593         return true;
3594 }
3595
3596 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3597 {
3598         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3599                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3600 }
3601 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3602
3603 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3604 {
3605         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3606                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3607 }
3608 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3609 #endif
3610
3611 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3612 static int
3613 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3614                                         const struct alloc_context *ac)
3615 {
3616         struct reclaim_state reclaim_state;
3617         int progress;
3618         unsigned int noreclaim_flag;
3619
3620         cond_resched();
3621
3622         /* We now go into synchronous reclaim */
3623         cpuset_memory_pressure_bump();
3624         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3625         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3626         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3627         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3628
3629         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3630                                                                 ac->nodemask);
3631
3632         current->reclaim_state = NULL;
3633         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3634         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3635
3636         cond_resched();
3637
3638         return progress;
3639 }
3640
3641 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3642 static inline struct page *
3643 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3644                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3645                 unsigned long *did_some_progress)
3646 {
3647         struct page *page = NULL;
3648         bool drained = false;
3649
3650         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3651         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3652                 return NULL;
3653
3654 retry:
3655         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3656
3657         /*
3658          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3659          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3660          * Shrink them them and try again
3661          */
3662         if (!page && !drained) {
3663                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3664                 drain_all_pages(NULL);
3665                 drained = true;
3666                 goto retry;
3667         }
3668
3669         return page;
3670 }
3671
3672 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3673 {
3674         struct zoneref *z;
3675         struct zone *zone;
3676         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3677
3678         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3679                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3680                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3681                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3682                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3683         }
3684 }
3685
3686 static inline unsigned int
3687 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3688 {
3689         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3690
3691         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3692         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3693
3694         /*
3695          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3696          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3697          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3698          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3699          */
3700         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3701
3702         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3703                 /*
3704                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3705                  * if it can't schedule.
3706                  */
3707                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3708                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3709                 /*
3710                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3711                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3712                  */
3713                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3714         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3715                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3716
3717 #ifdef CONFIG_CMA
3718         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3719                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3720 #endif
3721         return alloc_flags;
3722 }
3723
3724 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3725 {
3726         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3727                 return false;
3728
3729         /*
3730          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3731          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3732          */
3733         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3734                 return false;
3735
3736         return true;
3737 }
3738
3739 /*
3740  * Distinguish requests which really need access to full memory
3741  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3742  */
3743 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3744 {
3745         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3746                 return 0;
3747         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3748                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3749         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3750                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3751         if (!in_interrupt()) {
3752                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3753                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3754                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3755                         return ALLOC_OOM;
3756         }
3757
3758         return 0;
3759 }
3760
3761 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3762 {
3763         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3764 }
3765
3766 /*
3767  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3768  * for the given allocation request.
3769  *
3770  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3771  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3772  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3773  *
3774  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3775  */
3776 static inline bool
3777 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3778                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3779                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3780 {
3781         struct zone *zone;
3782         struct zoneref *z;
3783
3784         /*
3785          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3786          * their order will become available due to high fragmentation so
3787          * always increment the no progress counter for them
3788          */
3789         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3790                 *no_progress_loops = 0;
3791         else
3792                 (*no_progress_loops)++;
3793
3794         /*
3795          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3796          * several times in the row.
3797          */
3798         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3799                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3800                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3801         }
3802
3803         /*
3804          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3805          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3806          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3807          * screwed and have to go OOM.
3808          */
3809         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3810                                         ac->nodemask) {
3811                 unsigned long available;
3812                 unsigned long reclaimable;
3813                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3814                 bool wmark;
3815
3816                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3817                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3818
3819                 /*
3820                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3821                  * reclaimable pages?
3822                  */
3823                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3824                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3825                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3826                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3827                 if (wmark) {
3828                         /*
3829                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3830                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3831                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3832                          * prevent from pre mature OOM
3833                          */
3834                         if (!did_some_progress) {
3835                                 unsigned long write_pending;
3836
3837                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3838                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3839
3840                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3841                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3842                                         return true;
3843                                 }
3844                         }
3845
3846                         /*
3847                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3848                          * context and the current implementation of the WQ
3849                          * concurrency control doesn't recognize that
3850                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3851                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3852                          * do a short sleep here rather than calling
3853                          * cond_resched().
3854                          */
3855                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3856                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3857                         else
3858                                 cond_resched();
3859
3860                         return true;
3861                 }
3862         }
3863
3864         return false;
3865 }
3866
3867 static inline bool
3868 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3869 {
3870         /*
3871          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3872          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3873          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3874          * such a way the check therein was true, and then it became false
3875          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3876          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3877          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3878          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3879          * caller can deal with a violated nodemask.
3880          */
3881         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3882                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3883                 ac->nodemask = NULL;
3884                 return true;
3885         }
3886
3887         /*
3888          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3889          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3890          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3891          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3892          * retry.
3893          */
3894         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3895                 return true;
3896
3897         return false;
3898 }
3899
3900 static inline struct page *
3901 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3902                                                 struct alloc_context *ac)
3903 {
3904         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3905         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3906         struct page *page = NULL;
3907         unsigned int alloc_flags;
3908         unsigned long did_some_progress;
3909         enum compact_priority compact_priority;
3910         enum compact_result compact_result;
3911         int compaction_retries;
3912         int no_progress_loops;
3913         unsigned long alloc_start = jiffies;
3914         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3915         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3916         int reserve_flags;
3917
3918         /*
3919          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3920          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3921          * be using allocators in order of preference for an area that is
3922          * too large.
3923          */
3924         if (order >= MAX_ORDER) {
3925                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3926                 return NULL;
3927         }
3928
3929         /*
3930          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3931          * callers that are not in atomic context.
3932          */
3933         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3934                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3935                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3936
3937 retry_cpuset:
3938         compaction_retries = 0;
3939         no_progress_loops = 0;
3940         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3941         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3942
3943         /*
3944          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3945          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3946          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3947          */
3948         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3949
3950         /*
3951          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3952          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3953          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3954          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3955          */
3956         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3957                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3958         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3959                 goto nopage;
3960
3961         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3962                 wake_all_kswapds(order, ac);
3963
3964         /*
3965          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3966          * that first
3967          */
3968         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3969         if (page)
3970                 goto got_pg;
3971
3972         /*
3973          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3974          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3975          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3976          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3977          * same migratetype.
3978          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3979          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3980          */
3981         if (can_direct_reclaim &&
3982                         (costly_order ||
3983                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3984                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3985                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3986                                                 alloc_flags, ac,
3987                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3988                                                 &compact_result);
3989                 if (page)
3990                         goto got_pg;
3991
3992                 /*
3993                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3994                  * includes THP page fault allocations
3995                  */
3996                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3997                         /*
3998                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3999                          * it is because sync compaction recently failed. If
4000                          * this is the case and the caller requested a THP
4001                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4002                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4003                          * direct reclaim.
4004                          */
4005                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4006                                 goto nopage;
4007
4008                         /*
4009                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4010                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4011                          * using async compaction.
4012                          */
4013                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4014                 }
4015         }
4016
4017 retry:
4018         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4019         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4020                 wake_all_kswapds(order, ac);
4021
4022         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4023         if (reserve_flags)
4024                 alloc_flags = reserve_flags;
4025
4026         /*
4027          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
4028          * These allocations are high priority and system rather than user
4029          * orientated.
4030          */
4031         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4032                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
4033                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4034                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4035         }
4036
4037         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4038         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4039         if (page)
4040                 goto got_pg;
4041
4042         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4043         if (!can_direct_reclaim)
4044                 goto nopage;
4045
4046         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
4047         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
4048                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
4049                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
4050                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
4051                 stall_timeout += 10 * HZ;
4052         }
4053
4054         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4055         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4056                 goto nopage;
4057
4058         /* Try direct reclaim and then allocating */
4059         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4060                                                         &did_some_progress);
4061         if (page)
4062                 goto got_pg;
4063
4064         /* Try direct compaction and then allocating */
4065         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4066                                         compact_priority, &compact_result);
4067         if (page)
4068                 goto got_pg;
4069
4070         /* Do not loop if specifically requested */
4071         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4072                 goto nopage;
4073
4074         /*
4075          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4076          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4077          */
4078         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4079                 goto nopage;
4080
4081         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4082                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4083                 goto retry;
4084
4085         /*
4086          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4087          * reclaim is not able to make any progress because the current
4088          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4089          * of free memory (see __compaction_suitable)
4090          */
4091         if (did_some_progress > 0 &&
4092                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4093                                 compact_result, &compact_priority,
4094                                 &compaction_retries))
4095                 goto retry;
4096
4097
4098         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4099         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4100                 goto retry_cpuset;
4101
4102         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4103         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4104         if (page)
4105                 goto got_pg;
4106
4107         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4108         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4109             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4110              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4111                 goto nopage;
4112
4113         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4114         if (did_some_progress) {
4115                 no_progress_loops = 0;
4116                 goto retry;
4117         }
4118
4119 nopage:
4120         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4121         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4122                 goto retry_cpuset;
4123
4124         /*
4125          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4126          * we always retry
4127          */
4128         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4129                 /*
4130                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4131                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4132                  */
4133                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4134                         goto fail;
4135
4136                 /*
4137                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4138                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4139                  * for somebody to do a work for us
4140                  */
4141                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4142
4143                 /*
4144                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4145                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4146                  * so that we can identify them and convert them to something
4147                  * else.
4148                  */
4149                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4150
4151                 /*
4152                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4153                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4154                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4155                  * the situation worse
4156                  */
4157                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4158                 if (page)
4159                         goto got_pg;
4160
4161                 cond_resched();
4162                 goto retry;
4163         }
4164 fail:
4165         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4166                         "page allocation failure: order:%u", order);
4167 got_pg:
4168         return page;
4169 }
4170
4171 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4172                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4173                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4174                 unsigned int *alloc_flags)
4175 {
4176         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4177         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4178         ac->nodemask = nodemask;
4179         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4180
4181         if (cpusets_enabled()) {
4182                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4183                 if (!ac->nodemask)
4184                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4185                 else
4186                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4187         }
4188
4189         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4190         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4191
4192         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4193
4194         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4195                 return false;
4196
4197         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4198                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4199
4200         return true;
4201 }
4202
4203 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4204 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4205                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4206 {
4207         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4208         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4209
4210         /*
4211          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4212          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4213          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4214          */
4215         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4216                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4217 }
4218
4219 /*
4220  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4221  */
4222 struct page *
4223 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4224                                                         nodemask_t *nodemask)
4225 {
4226         struct page *page;
4227         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4228         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4229         struct alloc_context ac = { };
4230
4231         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4232         alloc_mask = gfp_mask;
4233         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4234                 return NULL;
4235
4236         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4237
4238         /* First allocation attempt */
4239         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4240         if (likely(page))
4241                 goto out;
4242
4243         /*
4244          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4245          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4246          * from a particular context which has been marked by
4247          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4248          */
4249         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4250         ac.spread_dirty_pages = false;
4251
4252         /*
4253          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4254          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4255          */
4256         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4257                 ac.nodemask = nodemask;
4258
4259         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4260
4261 out:
4262         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4263             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4264                 __free_pages(page, order);
4265                 page = NULL;
4266         }
4267
4268         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4269
4270         return page;
4271 }
4272 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4273
4274 /*
4275  * Common helper functions.
4276  */
4277 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4278 {
4279         struct page *page;
4280
4281         /*
4282          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4283          * a highmem page
4284          */
4285         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4286
4287         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4288         if (!page)
4289                 return 0;
4290         return (unsigned long) page_address(page);
4291 }
4292 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4293
4294 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4295 {
4296         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4297 }
4298 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4299
4300 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4301 {
4302         if (put_page_testzero(page)) {
4303                 if (order == 0)
4304                         free_hot_cold_page(page, false);
4305                 else
4306                         __free_pages_ok(page, order);
4307         }
4308 }
4309
4310 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4311
4312 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4313 {
4314         if (addr != 0) {
4315                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4316                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4317         }
4318 }
4319
4320 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4321
4322 /*
4323  * Page Fragment:
4324  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4325  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4326  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4327  *
4328  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4329  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4330  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4331  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4332  */
4333 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4334                                              gfp_t gfp_mask)
4335 {
4336         struct page *page = NULL;
4337         gfp_t gfp = gfp_mask;
4338
4339 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4340         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4341                     __GFP_NOMEMALLOC;
4342         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4343                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4344         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4345 #endif
4346         if (unlikely(!page))
4347                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4348
4349         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4350
4351         return page;
4352 }
4353
4354 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4355 {
4356         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4357
4358         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4359                 unsigned int order = compound_order(page);
4360
4361                 if (order == 0)
4362                         free_hot_cold_page(page, false);
4363                 else
4364                         __free_pages_ok(page, order);
4365         }
4366 }
4367 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4368
4369 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4370                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4371 {
4372         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4373         struct page *page;
4374         int offset;
4375
4376         if (unlikely(!nc->va)) {
4377 refill:
4378                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4379                 if (!page)
4380                         return NULL;
4381
4382 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4383                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4384                 size = nc->size;
4385 #endif
4386                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4387                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4388                  */
4389                 page_ref_add(page, size - 1);
4390
4391                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4392                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4393                 nc->pagecnt_bias = size;
4394                 nc->offset = size;
4395         }
4396
4397         offset = nc->offset - fragsz;
4398         if (unlikely(offset < 0)) {
4399                 page = virt_to_page(nc->va);
4400
4401                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4402                         goto refill;
4403
4404 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4405                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4406                 size = nc->size;
4407 #endif
4408                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4409                 set_page_count(page, size);
4410
4411                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4412                 nc->pagecnt_bias = size;
4413                 offset = size - fragsz;
4414         }
4415
4416         nc->pagecnt_bias--;
4417         nc->offset = offset;
4418
4419         return nc->va + offset;
4420 }
4421 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4422
4423 /*
4424  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4425  */
4426 void page_frag_free(void *addr)
4427 {
4428         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4429
4430         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4431                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4432 }
4433 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4434
4435 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4436                 size_t size)
4437 {
4438         if (addr) {
4439                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4440                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4441
4442                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4443                 while (used < alloc_end) {
4444                         free_page(used);
4445                         used += PAGE_SIZE;
4446                 }
4447         }
4448         return (void *)addr;
4449 }
4450
4451 /**
4452  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4453  * @size: the number of bytes to allocate
4454  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4455  *
4456  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4457  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4458  * allocate memory in power-of-two pages.
4459  *
4460  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4461  *
4462  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4463  */
4464 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4465 {
4466         unsigned int order = get_order(size);
4467         unsigned long addr;
4468
4469         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4470         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4471 }
4472 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4473
4474 /**
4475  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4476  *                         pages on a node.
4477  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4478  * @size: the number of bytes to allocate
4479  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4480  *
4481  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4482  * back.
4483  */
4484 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4485 {
4486         unsigned int order = get_order(size);
4487         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4488         if (!p)
4489                 return NULL;
4490         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4491 }
4492
4493 /**
4494  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4495  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4496  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4497  *
4498  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4499  */
4500 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4501 {
4502         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4503         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4504
4505         while (addr < end) {
4506                 free_page(addr);
4507                 addr += PAGE_SIZE;
4508         }
4509 }
4510 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4511
4512 /**
4513  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4514  * @offset: The zone index of the highest zone
4515  *
4516  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4517  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4518  * zone, the number of pages is calculated as:
4519  *
4520  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4521  */
4522 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4523 {
4524         struct zoneref *z;
4525         struct zone *zone;
4526
4527         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4528         unsigned long sum = 0;
4529
4530         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4531
4532         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4533                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4534                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4535                 if (size > high)
4536                         sum += size - high;
4537         }
4538
4539         return sum;
4540 }
4541
4542 /**
4543  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4544  *
4545  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4546  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4547  */
4548 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4549 {
4550         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4551 }
4552 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4553
4554 /**
4555  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4556  *
4557  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4558  * high watermark within all zones.
4559  */
4560 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4561 {
4562         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4563 }
4564
4565 static inline void show_node(struct zone *zone)
4566 {
4567         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4568                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4569 }
4570
4571 long si_mem_available(void)
4572 {
4573         long available;
4574         unsigned long pagecache;
4575         unsigned long wmark_low = 0;
4576         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4577         struct zone *zone;
4578         int lru;
4579
4580         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4581                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4582
4583         for_each_zone(zone)
4584                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4585
4586         /*
4587          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4588          * without causing swapping.
4589          */
4590         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4591
4592         /*
4593          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4594          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4595          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4596          */
4597         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4598         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4599         available += pagecache;
4600
4601         /*
4602          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4603          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4604          */
4605         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4606                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4607                          wmark_low);
4608
4609         if (available < 0)
4610                 available = 0;
4611         return available;
4612 }
4613 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4614
4615 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4616 {
4617         val->totalram = totalram_pages;
4618         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4619         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4620         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4621         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4622         val->freehigh = nr_free_highpages();
4623         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4624 }
4625
4626 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4627
4628 #ifdef CONFIG_NUMA
4629 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4630 {
4631         int zone_type;          /* needs to be signed */
4632         unsigned long managed_pages = 0;
4633         unsigned long managed_highpages = 0;
4634         unsigned long free_highpages = 0;
4635         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4636
4637         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4638                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4639         val->totalram = managed_pages;
4640         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4641         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4642 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4643         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4644                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4645
4646                 if (is_highmem(zone)) {
4647                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4648                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4649                 }
4650         }
4651         val->totalhigh = managed_highpages;
4652         val->freehigh = free_highpages;
4653 #else
4654         val->totalhigh = managed_highpages;
4655         val->freehigh = free_highpages;
4656 #endif
4657         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4658 }
4659 #endif
4660
4661 /*
4662  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4663  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4664  */
4665 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4666 {
4667         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4668                 return false;
4669
4670         /*
4671          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4672          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4673          * have to be precise here.
4674          */
4675         if (!nodemask)
4676                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4677
4678         return !node_isset(nid, *nodemask);
4679 }
4680
4681 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4682
4683 static void show_migration_types(unsigned char type)
4684 {
4685         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4686                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4687                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4688                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4689                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4690 #ifdef CONFIG_CMA
4691                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4692 #endif
4693 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4694                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4695 #endif
4696         };
4697         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4698         char *p = tmp;
4699         int i;
4700
4701         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4702                 if (type & (1 << i))
4703                         *p++ = types[i];
4704         }
4705
4706         *p = '\0';
4707         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4708 }
4709
4710 /*
4711  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4712  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4713  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4714  *
4715  * Bits in @filter:
4716  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4717  *   cpuset.
4718  */
4719 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4720 {
4721         unsigned long free_pcp = 0;
4722         int cpu;
4723         struct zone *zone;
4724         pg_data_t *pgdat;
4725
4726         for_each_populated_zone(zone) {
4727                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4728                         continue;
4729
4730                 for_each_online_cpu(cpu)
4731                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4732         }
4733
4734         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4735                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4736                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4737                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4738                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4739                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4740                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4741                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4742                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4743                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4744                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4745                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4746                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4747                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4748                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4749                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4750                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4751                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4752                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4753                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4754                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
4755                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
4756                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
4757                 free_pcp,
4758                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4759
4760         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4761                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4762                         continue;
4763
4764                 printk("Node %d"
4765                         " active_anon:%lukB"
4766                         " inactive_anon:%lukB"
4767                         " active_file:%lukB"
4768                         " inactive_file:%lukB"
4769                         " unevictable:%lukB"
4770                         " isolated(anon):%lukB"
4771                         " isolated(file):%lukB"
4772                         " mapped:%lukB"
4773                         " dirty:%lukB"
4774                         " writeback:%lukB"
4775                         " shmem:%lukB"
4776 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4777                         " shmem_thp: %lukB"
4778                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4779                         " anon_thp: %lukB"
4780 #endif
4781                         " writeback_tmp:%lukB"
4782                         " unstable:%lukB"
4783                         " all_unreclaimable? %s"
4784                         "\n",
4785                         pgdat->node_id,
4786                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4787                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4788                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4789                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4790                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4791                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4792                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4793                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4794                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4795                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4796                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4797 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4798                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4799                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4800                                         * HPAGE_PMD_NR),
4801                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4802 #endif
4803                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4804                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4805                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4806                                 "yes" : "no");
4807         }
4808
4809         for_each_populated_zone(zone) {
4810                 int i;
4811
4812                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4813                         continue;
4814
4815                 free_pcp = 0;
4816                 for_each_online_cpu(cpu)
4817                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4818
4819                 show_node(zone);
4820                 printk(KERN_CONT
4821                         "%s"
4822                         " free:%lukB"
4823                         " min:%lukB"
4824                         " low:%lukB"
4825                         " high:%lukB"
4826                         " active_anon:%lukB"
4827                         " inactive_anon:%lukB"
4828                         " active_file:%lukB"
4829                         " inactive_file:%lukB"
4830                         " unevictable:%lukB"
4831                         " writepending:%lukB"
4832                         " present:%lukB"
4833                         " managed:%lukB"
4834                         " mlocked:%lukB"
4835                         " kernel_stack:%lukB"
4836                         " pagetables:%lukB"
4837                         " bounce:%lukB"
4838                         " free_pcp:%lukB"
4839                         " local_pcp:%ukB"
4840                         " free_cma:%lukB"
4841                         "\n",
4842                         zone->name,
4843                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4844                         K(min_wmark_pages(zone)),
4845                         K(low_wmark_pages(zone)),
4846                         K(high_wmark_pages(zone)),
4847                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4848                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4849                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4850                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4851                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4852                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4853                         K(zone->present_pages),
4854                         K(zone->managed_pages),
4855                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4856                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4857                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4858                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4859                         K(free_pcp),
4860                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4861                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4862                 printk("lowmem_reserve[]:");
4863                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4864                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4865                 printk(KERN_CONT "\n");
4866         }
4867
4868         for_each_populated_zone(zone) {
4869                 unsigned int order;
4870                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4871                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4872
4873                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4874                         continue;
4875                 show_node(zone);
4876                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4877
4878                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4879                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4880                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4881                         int type;
4882
4883                         nr[order] = area->nr_free;
4884                         total += nr[order] << order;
4885
4886                         types[order] = 0;
4887                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4888                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4889                                         types[order] |= 1 << type;
4890                         }
4891                 }
4892                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4893                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4894                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4895                                nr[order], K(1UL) << order);
4896                         if (nr[order])
4897                                 show_migration_types(types[order]);
4898                 }
4899                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4900         }
4901
4902         hugetlb_show_meminfo();
4903
4904         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4905
4906         show_swap_cache_info();
4907 }
4908
4909 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4910 {
4911         zoneref->zone = zone;
4912         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4913 }
4914
4915 /*
4916  * Builds allocation fallback zone lists.
4917  *
4918  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4919  */
4920 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
4921 {
4922         struct zone *zone;
4923         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4924         int nr_zones = 0;
4925
4926         do {
4927                 zone_type--;
4928                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4929                 if (managed_zone(zone)) {
4930                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
4931                         check_highest_zone(zone_type);
4932                 }
4933         } while (zone_type);
4934
4935         return nr_zones;
4936 }
4937
4938 #ifdef CONFIG_NUMA
4939
4940 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4941 {
4942         /*
4943          * We used to support different zonlists modes but they turned
4944          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
4945          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
4946          * not fail it silently
4947          */
4948         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
4949                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4950                 return -EINVAL;
4951         }
4952         return 0;
4953 }
4954
4955 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4956 {
4957         if (!s)
4958                 return 0;
4959
4960         return __parse_numa_zonelist_order(s);
4961 }
4962 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4963
4964 char numa_zonelist_order[] = "Node";
4965
4966 /*
4967  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4968  */
4969 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4970                 void __user *buffer, size_t *length,
4971                 loff_t *ppos)
4972 {
4973         char *str;
4974         int ret;
4975
4976         if (!write)
4977                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4978         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
4979         if (IS_ERR(str))
4980                 return PTR_ERR(str);
4981
4982         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
4983         kfree(str);
4984         return ret;
4985 }
4986
4987
4988 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4989 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4990
4991 /**
4992  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4993  * @node: node whose fallback list we're appending
4994  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4995  *
4996  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4997  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4998  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4999  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5000  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5001  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5002  * on them otherwise.
5003  * It returns -1 if no node is found.
5004  */
5005 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5006 {
5007         int n, val;
5008         int min_val = INT_MAX;
5009         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5010         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5011
5012         /* Use the local node if we haven't already */
5013         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5014                 node_set(node, *used_node_mask);
5015                 return node;
5016         }
5017
5018         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5019
5020                 /* Don't want a node to appear more than once */
5021                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5022                         continue;
5023
5024                 /* Use the distance array to find the distance */
5025                 val = node_distance(node, n);
5026
5027                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5028                 val += (n < node);
5029
5030                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5031                 tmp = cpumask_of_node(n);
5032                 if (!cpumask_empty(tmp))
5033                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5034
5035                 /* Slight preference for less loaded node */
5036                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5037                 val += node_load[n];
5038
5039                 if (val < min_val) {
5040                         min_val = val;
5041                         best_node = n;
5042                 }
5043         }
5044
5045         if (best_node >= 0)
5046                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5047
5048         return best_node;
5049 }
5050
5051
5052 /*
5053  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5054  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5055  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5056  */
5057 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5058                 unsigned nr_nodes)
5059 {
5060         struct zoneref *zonerefs;
5061         int i;
5062
5063         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5064
5065         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5066                 int nr_zones;
5067
5068                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5069
5070                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5071                 zonerefs += nr_zones;
5072         }
5073         zonerefs->zone = NULL;
5074         zonerefs->zone_idx = 0;
5075 }
5076
5077 /*
5078  * Build gfp_thisnode zonelists
5079  */
5080 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5081 {
5082         struct zoneref *zonerefs;
5083         int nr_zones;
5084
5085         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5086         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5087         zonerefs += nr_zones;
5088         zonerefs->zone = NULL;
5089         zonerefs->zone_idx = 0;
5090 }
5091
5092 /*
5093  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5094  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5095  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5096  * may still exist in local DMA zone.
5097  */
5098
5099 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5100 {
5101         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5102         int node, load, nr_nodes = 0;
5103         nodemask_t used_mask;
5104         int local_node, prev_node;
5105
5106         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5107         local_node = pgdat->node_id;
5108         load = nr_online_nodes;
5109         prev_node = local_node;
5110         nodes_clear(used_mask);
5111
5112         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5113         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5114                 /*
5115                  * We don't want to pressure a particular node.
5116                  * So adding penalty to the first node in same
5117                  * distance group to make it round-robin.
5118                  */
5119                 if (node_distance(local_node, node) !=
5120                     node_distance(local_node, prev_node))
5121                         node_load[node] = load;
5122
5123                 node_order[nr_nodes++] = node;
5124                 prev_node = node;
5125                 load--;
5126         }
5127
5128         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5129         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5130 }
5131
5132 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5133 /*
5134  * Return node id of node used for "local" allocations.
5135  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5136  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5137  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5138  */
5139 int local_memory_node(int node)
5140 {
5141         struct zoneref *z;
5142
5143         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5144                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5145                                    NULL);
5146         return z->zone->node;
5147 }
5148 #endif
5149
5150 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5151 static void setup_min_slab_ratio(void);
5152 #else   /* CONFIG_NUMA */
5153
5154 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5155 {
5156         int node, local_node;
5157         struct zoneref *zonerefs;
5158         int nr_zones;
5159
5160         local_node = pgdat->node_id;
5161
5162         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5163         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5164         zonerefs += nr_zones;
5165
5166         /*
5167          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5168          * of all the other nodes.
5169          * We don't want to pressure a particular node, so when
5170          * building the zones for node N, we make sure that the
5171          * zones coming right after the local ones are those from
5172          * node N+1 (modulo N)
5173          */
5174         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5175                 if (!node_online(node))
5176                         continue;
5177                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5178                 zonerefs += nr_zones;
5179         }
5180         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5181                 if (!node_online(node))
5182                         continue;
5183                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5184                 zonerefs += nr_zones;
5185         }
5186
5187         zonerefs->zone = NULL;
5188         zonerefs->zone_idx = 0;
5189 }
5190
5191 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5192
5193 /*
5194  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5195  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5196  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5197  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5198  * with interrupts disabled.
5199  *
5200  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5201  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5202  * hotplugged processors.
5203  *
5204  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5205  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5206  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5207  */
5208 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5209 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5210 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5211
5212 static void __build_all_zonelists(void *data)
5213 {
5214         int nid;
5215         int __maybe_unused cpu;
5216         pg_data_t *self = data;
5217         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5218
5219         spin_lock(&lock);
5220
5221 #ifdef CONFIG_NUMA
5222         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5223 #endif
5224
5225         /*
5226          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5227          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5228          */
5229         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5230                 build_zonelists(self);
5231         } else {
5232                 for_each_online_node(nid) {
5233                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5234
5235                         build_zonelists(pgdat);
5236                 }
5237
5238 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5239                 /*
5240                  * We now know the "local memory node" for each node--
5241                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5242                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5243                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5244                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5245                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5246                  */
5247                 for_each_online_cpu(cpu)
5248                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5249 #endif
5250         }
5251
5252         spin_unlock(&lock);
5253 }
5254
5255 static noinline void __init
5256 build_all_zonelists_init(void)
5257 {
5258         int cpu;
5259
5260         __build_all_zonelists(NULL);
5261
5262         /*
5263          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5264          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5265          * each zone will be allocated later when the per cpu
5266          * allocator is available.
5267          *
5268          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5269          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5270          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5271          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5272          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5273          * (a chicken-egg dilemma).
5274          */
5275         for_each_possible_cpu(cpu)
5276                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5277
5278         mminit_verify_zonelist();
5279         cpuset_init_current_mems_allowed();
5280 }
5281
5282 /*
5283  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5284  *
5285  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5286  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5287  */
5288 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5289 {
5290         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5291                 build_all_zonelists_init();
5292         } else {
5293                 __build_all_zonelists(pgdat);
5294                 /* cpuset refresh routine should be here */
5295         }
5296         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5297         /*
5298          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5299          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5300          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5301          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5302          * disabled and enable it later
5303          */
5304         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5305                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5306         else
5307                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5308
5309         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5310                 nr_online_nodes,
5311                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5312                 vm_total_pages);
5313 #ifdef CONFIG_NUMA
5314         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5315 #endif
5316 }
5317
5318 /*
5319  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5320  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5321  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5322  */
5323 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5324                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5325 {
5326         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5327         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5328         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5329         unsigned long pfn;
5330         unsigned long nr_initialised = 0;
5331 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5332         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5333 #endif
5334
5335         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5336                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5337
5338         /*
5339          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5340          * memory
5341          */
5342         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5343                 start_pfn += altmap->reserve;
5344
5345         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5346                 /*
5347                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5348                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5349                  */
5350                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5351                         goto not_early;
5352
5353                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5354 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5355                         /*
5356                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5357                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5358                          * on our next iteration of the loop.
5359                          */
5360                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5361 #endif
5362                         continue;
5363                 }
5364                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5365                         continue;
5366                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5367                         break;
5368
5369 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5370                 /*
5371                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5372                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5373                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5374                  */
5375                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5376                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5377                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5378                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5379                                                 break;
5380                                 r = tmp;
5381                         }
5382                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5383                             memblock_is_mirror(r)) {
5384                                 /* already initialized as NORMAL */
5385                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5386                                 continue;
5387                         }
5388                 }
5389 #endif
5390
5391 not_early:
5392                 /*
5393                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5394                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5395                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5396                  * the address space during boot when many long-lived
5397                  * kernel allocations are made.
5398                  *
5399                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5400                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5401                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5402                  * pfn out of zone.
5403                  */
5404                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5405                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5406
5407                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5408                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5409                         cond_resched();
5410                 } else {
5411                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5412                 }
5413         }
5414 }
5415
5416 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5417 {
5418         unsigned int order, t;
5419         for_each_migratetype_order(order, t) {
5420                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5421                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5422         }
5423 }
5424
5425 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5426 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5427         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5428 #endif
5429
5430 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5431 {
5432 #ifdef CONFIG_MMU
5433         int batch;
5434
5435         /*
5436          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5437          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5438          *
5439          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5440          */
5441         batch = zone->managed_pages / 1024;
5442         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5443                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5444         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5445         if (batch < 1)
5446                 batch = 1;
5447
5448         /*
5449          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5450          * of 2 value was found to be more likely to have
5451          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5452          *
5453          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5454          * batches of pages, one task can end up with a lot
5455          * of pages of one half of the possible page colors
5456          * and the other with pages of the other colors.
5457          */
5458         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5459
5460         return batch;
5461
5462 #else
5463         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5464          * conditions.
5465          *
5466          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5467          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5468          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5469          *
5470          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5471          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5472          * can be a significant delay between the individual batches being
5473          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5474          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5475          */
5476         return 0;
5477 #endif
5478 }
5479
5480 /*
5481  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5482  * ->batch must never be higher then ->high.
5483  * The following function updates them in a safe manner without read side
5484  * locking.
5485  *
5486  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5487  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5488  *
5489  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5490  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5491  * exist).
5492  */
5493 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5494                 unsigned long batch)
5495 {
5496        /* start with a fail safe value for batch */
5497         pcp->batch = 1;
5498         smp_wmb();
5499
5500        /* Update high, then batch, in order */
5501         pcp->high = high;
5502         smp_wmb();
5503
5504         pcp->batch = batch;
5505 }
5506
5507 /* a companion to pageset_set_high() */
5508 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5509 {
5510         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5511 }
5512
5513 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5514 {
5515         struct per_cpu_pages *pcp;
5516         int migratetype;
5517
5518         memset(p, 0, sizeof(*p));
5519
5520         pcp = &p->pcp;
5521         pcp->count = 0;
5522         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5523                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5524 }
5525
5526 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5527 {
5528         pageset_init(p);
5529         pageset_set_batch(p, batch);
5530 }
5531
5532 /*
5533  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5534  * to the value high for the pageset p.
5535  */
5536 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5537                                 unsigned long high)
5538 {
5539         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5540         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5541                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5542
5543         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5544 }
5545
5546 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5547                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5548 {
5549         if (percpu_pagelist_fraction)
5550                 pageset_set_high(pcp,
5551                         (zone->managed_pages /
5552                                 percpu_pagelist_fraction));
5553         else
5554                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5555 }
5556
5557 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5558 {
5559         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5560
5561         pageset_init(pcp);
5562         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5563 }
5564
5565 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5566 {
5567         int cpu;
5568         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5569         for_each_possible_cpu(cpu)
5570                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5571 }
5572
5573 /*
5574  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5575  * Before this call only boot pagesets were available.
5576  */
5577 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5578 {
5579         struct pglist_data *pgdat;
5580         struct zone *zone;
5581
5582         for_each_populated_zone(zone)
5583                 setup_zone_pageset(zone);
5584
5585         for_each_online_pgdat(pgdat)
5586                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5587                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5588 }
5589
5590 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5591 {
5592         /*
5593          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5594          * relies on the ability of the linker to provide the
5595          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5596          */
5597         zone->pageset = &boot_pageset;
5598
5599         if (populated_zone(zone))
5600                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5601                         zone->name, zone->present_pages,
5602                                          zone_batchsize(zone));
5603 }
5604
5605 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5606                                         unsigned long zone_start_pfn,
5607                                         unsigned long size)
5608 {
5609         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5610
5611         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5612
5613         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5614
5615         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5616                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5617                         pgdat->node_id,
5618                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5619                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5620
5621         zone_init_free_lists(zone);
5622         zone->initialized = 1;
5623 }
5624
5625 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5626 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5627
5628 /*
5629  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5630  */
5631 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5632                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5633 {
5634         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5635         int nid;
5636
5637         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5638                 return state->last_nid;
5639
5640         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5641         if (nid != -1) {
5642                 state->last_start = start_pfn;
5643                 state->last_end = end_pfn;
5644                 state->last_nid = nid;
5645         }
5646
5647         return nid;
5648 }
5649 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5650
5651 /**
5652  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5653  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5654  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5655  *
5656  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5657  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5658  * memblock_free_early_nid() manually.
5659  */
5660 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5661 {
5662         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5663         int i, this_nid;
5664
5665         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5666                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5667                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5668
5669                 if (start_pfn < end_pfn)
5670                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5671                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5672                                         this_nid);
5673         }
5674 }
5675
5676 /**
5677  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5678  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5679  *
5680  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5681  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5682  */
5683 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5684 {
5685         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5686         int i, this_nid;
5687
5688         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5689                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5690 }
5691
5692 /**
5693  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5694  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5695  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5696  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5697  *
5698  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5699  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5700  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5701  * PFNs will be 0.
5702  */
5703 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5704                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5705 {
5706         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5707         int i;
5708
5709         *start_pfn = -1UL;
5710         *end_pfn = 0;
5711
5712         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5713                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5714                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5715         }
5716
5717         if (*start_pfn == -1UL)
5718                 *start_pfn = 0;
5719 }
5720
5721 /*
5722  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5723  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5724  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5725  */
5726 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5727 {
5728         int zone_index;
5729         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5730                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5731                         continue;
5732
5733                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5734                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5735                         break;
5736         }
5737
5738         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5739         movable_zone = zone_index;
5740 }
5741
5742 /*
5743  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5744  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5745  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5746  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5747  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5748  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5749  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5750  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5751  */
5752 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5753                                         unsigned long zone_type,
5754                                         unsigned long node_start_pfn,
5755                                         unsigned long node_end_pfn,
5756                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5757                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5758 {
5759         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5760         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5761                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5762                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5763                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5764                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5765                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5766
5767                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5768                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5769                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5770                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5771                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5772
5773                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5774                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5775                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5776         }
5777 }
5778
5779 /*
5780  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5781  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5782  */
5783 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5784                                         unsigned long zone_type,
5785                                         unsigned long node_start_pfn,
5786                                         unsigned long node_end_pfn,
5787                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5788                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5789                                         unsigned long *ignored)
5790 {
5791         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5792         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5793                 return 0;
5794
5795         /* Get the start and end of the zone */
5796         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5797         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5798         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5799                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5800                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5801
5802         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5803         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5804                 return 0;
5805
5806         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5807         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5808         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5809
5810         /* Return the spanned pages */
5811         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5812 }
5813
5814 /*
5815  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5816  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5817  */
5818 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5819                                 unsigned long range_start_pfn,
5820                                 unsigned long range_end_pfn)
5821 {
5822         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5823         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5824         int i;
5825
5826         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5827                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5828                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5829                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5830         }
5831         return nr_absent;
5832 }
5833
5834 /**
5835  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5836  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5837  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5838  *
5839  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5840  */
5841 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5842                                                         unsigned long end_pfn)
5843 {
5844         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5845 }
5846
5847 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5848 static unsigned long __meminit zone_absent_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 *ignored)
5853 {
5854         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5855         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5856         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5857         unsigned long nr_absent;
5858
5859         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5860         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5861                 return 0;
5862
5863         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5864         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5865
5866         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5867                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5868                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5869         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5870
5871         /*
5872          * ZONE_MOVABLE handling.
5873          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5874          * and vice versa.
5875          */
5876         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5877                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5878                 struct memblock_region *r;
5879
5880                 for_each_memblock(memory, r) {
5881                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5882                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5883                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5884                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5885
5886                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5887                             memblock_is_mirror(r))
5888                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5889
5890                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5891                             !memblock_is_mirror(r))
5892                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5893                 }
5894         }
5895
5896         return nr_absent;
5897 }
5898
5899 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5900 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5901                                         unsigned long zone_type,
5902                                         unsigned long node_start_pfn,
5903                                         unsigned long node_end_pfn,
5904                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5905                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5906                                         unsigned long *zones_size)
5907 {
5908         unsigned int zone;
5909
5910         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5911         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5912                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5913
5914         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5915
5916         return zones_size[zone_type];
5917 }
5918
5919 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5920                                                 unsigned long zone_type,
5921                                                 unsigned long node_start_pfn,
5922                                                 unsigned long node_end_pfn,
5923                                                 unsigned long *zholes_size)
5924 {
5925         if (!zholes_size)
5926                 return 0;
5927
5928         return zholes_size[zone_type];
5929 }
5930
5931 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5932
5933 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5934                                                 unsigned long node_start_pfn,
5935                                                 unsigned long node_end_pfn,
5936                                                 unsigned long *zones_size,
5937                                                 unsigned long *zholes_size)
5938 {
5939         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5940         enum zone_type i;
5941
5942         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5943                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5944                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5945                 unsigned long size, real_size;
5946
5947                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5948                                                   node_start_pfn,
5949                                                   node_end_pfn,
5950                                                   &zone_start_pfn,
5951                                                   &zone_end_pfn,
5952                                                   zones_size);
5953                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5954                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5955                                                   zholes_size);
5956                 if (size)
5957                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5958                 else
5959                         zone->zone_start_pfn = 0;
5960                 zone->spanned_pages = size;
5961                 zone->present_pages = real_size;
5962
5963                 totalpages += size;
5964                 realtotalpages += real_size;
5965         }
5966
5967         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5968         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5969         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5970                                                         realtotalpages);
5971 }
5972
5973 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5974 /*
5975  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5976  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5977  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5978  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5979  * bytes.
5980  */
5981 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5982 {
5983         unsigned long usemapsize;
5984
5985         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5986         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5987         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5988         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5989         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5990
5991         return usemapsize / 8;
5992 }
5993
5994 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5995                                 struct zone *zone,
5996                                 unsigned long zone_start_pfn,
5997                                 unsigned long zonesize)
5998 {
5999         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6000         zone->pageblock_flags = NULL;
6001         if (usemapsize)
6002                 zone->pageblock_flags =
6003                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6004                                                          pgdat->node_id);
6005 }
6006 #else
6007 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6008                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6009 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6010
6011 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6012
6013 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6014 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6015 {
6016         unsigned int order;
6017
6018         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6019         if (pageblock_order)
6020                 return;
6021
6022         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6023                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6024         else
6025                 order = MAX_ORDER - 1;
6026
6027         /*
6028          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6029          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6030          * powerpc.
6031          */
6032         pageblock_order = order;
6033 }
6034 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6035
6036 /*
6037  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6038  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6039  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6040  * the kernel config
6041  */
6042 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6043 {
6044 }
6045
6046 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6047
6048 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6049                                                    unsigned long present_pages)
6050 {
6051         unsigned long pages = spanned_pages;
6052
6053         /*
6054          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6055          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6056          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6057          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6058          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6059          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6060          */
6061         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6062             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6063                 pages = present_pages;
6064
6065         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6066 }
6067
6068 /*
6069  * Set up the zone data structures:
6070  *   - mark all pages reserved
6071  *   - mark all memory queues empty
6072  *   - clear the memory bitmaps
6073  *
6074  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6075  */
6076 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6077 {
6078         enum zone_type j;
6079         int nid = pgdat->node_id;
6080
6081         pgdat_resize_init(pgdat);
6082 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6083         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6084         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6085         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6086 #endif
6087 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6088         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6089         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6090         pgdat->split_queue_len = 0;
6091 #endif
6092         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6093         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6094 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6095         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6096 #endif
6097         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6098         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6099         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6100
6101         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6102
6103         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6104                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6105                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6106                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6107
6108                 size = zone->spanned_pages;
6109                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6110
6111                 /*
6112                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6113                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6114                  * and per-cpu initialisations
6115                  */
6116                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6117                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6118                         if (freesize >= memmap_pages) {
6119                                 freesize -= memmap_pages;
6120                                 if (memmap_pages)
6121                                         printk(KERN_DEBUG
6122                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6123                                                zone_names[j], memmap_pages);
6124                         } else
6125                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6126                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6127                 }
6128
6129                 /* Account for reserved pages */
6130                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6131                         freesize -= dma_reserve;
6132                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6133                                         zone_names[0], dma_reserve);
6134                 }
6135
6136                 if (!is_highmem_idx(j))
6137                         nr_kernel_pages += freesize;
6138                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6139                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6140                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6141                 nr_all_pages += freesize;
6142
6143                 /*
6144                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6145                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6146                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6147                  */
6148                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6149 #ifdef CONFIG_NUMA
6150                 zone->node = nid;
6151 #endif
6152                 zone->name = zone_names[j];
6153                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6154                 spin_lock_init(&zone->lock);
6155                 zone_seqlock_init(zone);
6156                 zone_pcp_init(zone);
6157
6158                 if (!size)
6159                         continue;
6160
6161                 set_pageblock_order();
6162                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6163                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6164                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6165         }
6166 }
6167
6168 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6169 {
6170         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6171         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6172
6173         /* Skip empty nodes */
6174         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6175                 return;
6176
6177 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6178         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6179         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6180         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6181         if (!pgdat->node_mem_map) {
6182                 unsigned long size, end;
6183                 struct page *map;
6184
6185                 /*
6186                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6187                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6188                  * for the buddy allocator to function correctly.
6189                  */
6190                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6191                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6192                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6193                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6194                 if (!map)
6195                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6196                                                                pgdat->node_id);
6197                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6198         }
6199 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6200         /*
6201          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6202          */
6203         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6204                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6205 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6206                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6207                         mem_map -= offset;
6208 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6209         }
6210 #endif
6211 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6212 }
6213
6214 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6215                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6216 {
6217         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6218         unsigned long start_pfn = 0;
6219         unsigned long end_pfn = 0;
6220
6221         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6222         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6223
6224         pgdat->node_id = nid;
6225         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6226         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6227 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6228         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6229         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6230                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6231                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6232 #else
6233         start_pfn = node_start_pfn;
6234 #endif
6235         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6236                                   zones_size, zholes_size);
6237
6238         alloc_node_mem_map(pgdat);
6239 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6240         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6241                 nid, (unsigned long)pgdat,
6242                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6243 #endif
6244
6245         reset_deferred_meminit(pgdat);
6246         free_area_init_core(pgdat);
6247 }
6248
6249 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
6250 /*
6251  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6252  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6253  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6254  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6255  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6256  */
6257 void __paginginit zero_resv_unavail(void)
6258 {
6259         phys_addr_t start, end;
6260         unsigned long pfn;
6261         u64 i, pgcnt;
6262
6263         /*
6264          * Loop through ranges that are reserved, but do not have reported
6265          * physical memory backing.
6266          */
6267         pgcnt = 0;
6268         for_each_resv_unavail_range(i, &start, &end) {
6269                 for (pfn = PFN_DOWN(start); pfn < PFN_UP(end); pfn++) {
6270                         mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6271                         pgcnt++;
6272                 }
6273         }
6274
6275         /*
6276          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6277          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6278          * Once memblock is changed so such behaviour is not allowed: i.e.
6279          * list of "reserved" memory must be a subset of list of "memory", then
6280          * this code can be removed.
6281          */
6282         if (pgcnt)
6283                 pr_info("Reserved but unavailable: %lld pages", pgcnt);
6284 }
6285 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK */
6286
6287 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6288
6289 #if MAX_NUMNODES > 1
6290 /*
6291  * Figure out the number of possible node ids.
6292  */
6293 void __init setup_nr_node_ids(void)
6294 {
6295         unsigned int highest;
6296
6297         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6298         nr_node_ids = highest + 1;
6299 }
6300 #endif
6301
6302 /**
6303  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6304  *
6305  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6306  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6307  * all the nodes.
6308  *
6309  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6310  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6311  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6312  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6313  *
6314  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6315  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6316  * populated node map.
6317  *
6318  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6319  * requirement (single node).
6320  */
6321 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6322 {
6323         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6324         unsigned long start, end, mask;
6325         int last_nid = -1;
6326         int i, nid;
6327
6328         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6329                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6330                         last_nid = nid;
6331                         last_end = end;
6332                         continue;
6333                 }
6334
6335                 /*
6336                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6337                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6338                  * too coarse to separate the current node from the last.
6339                  */
6340                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6341                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6342                         mask <<= 1;
6343
6344                 /* accumulate all internode masks */
6345                 accl_mask |= mask;
6346         }
6347
6348         /* convert mask to number of pages */
6349         return ~accl_mask + 1;
6350 }
6351
6352 /* Find the lowest pfn for a node */
6353 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6354 {
6355         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6356         unsigned long start_pfn;
6357         int i;
6358
6359         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6360                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6361
6362         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6363                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6364                 return 0;
6365         }
6366
6367         return min_pfn;
6368 }
6369
6370 /**
6371  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6372  *
6373  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6374  * memblock_set_node().
6375  */
6376 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6377 {
6378         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6379 }
6380
6381 /*
6382  * early_calculate_totalpages()
6383  * Sum pages in active regions for movable zone.
6384  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6385  */
6386 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6387 {
6388         unsigned long totalpages = 0;
6389         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6390         int i, nid;
6391
6392         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6393                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6394
6395                 totalpages += pages;
6396                 if (pages)
6397                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6398         }
6399         return totalpages;
6400 }
6401
6402 /*
6403  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6404  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6405  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6406  * others
6407  */
6408 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6409 {
6410         int i, nid;
6411         unsigned long usable_startpfn;
6412         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6413         /* save the state before borrow the nodemask */
6414         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6415         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6416         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6417         struct memblock_region *r;
6418
6419         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6420         find_usable_zone_for_movable();
6421
6422         /*
6423          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6424          * options.
6425          */
6426         if (movable_node_is_enabled()) {
6427                 for_each_memblock(memory, r) {
6428                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6429                                 continue;
6430
6431                         nid = r->nid;
6432
6433                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6434                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6435                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6436                                 usable_startpfn;
6437                 }
6438
6439                 goto out2;
6440         }
6441
6442         /*
6443          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6444          */
6445         if (mirrored_kernelcore) {
6446                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6447
6448                 for_each_memblock(memory, r) {
6449                         if (memblock_is_mirror(r))
6450                                 continue;
6451
6452                         nid = r->nid;
6453
6454                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6455
6456                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6457                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6458                                 continue;
6459                         }
6460
6461                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6462                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6463                                 usable_startpfn;
6464                 }
6465
6466                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6467                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6468
6469                 goto out2;
6470         }
6471
6472         /*
6473          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6474          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6475          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6476          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6477          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6478          * what movablecore would have allowed.
6479          */
6480         if (required_movablecore) {
6481                 unsigned long corepages;
6482
6483                 /*
6484                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6485                  * was requested by the user
6486                  */
6487                 required_movablecore =
6488                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6489                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6490                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6491
6492                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6493         }
6494
6495         /*
6496          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6497          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6498          */
6499         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6500                 goto out;
6501
6502         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6503         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6504
6505 restart:
6506         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6507         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6508         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6509                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6510
6511                 /*
6512                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6513                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6514                  * amount of memory for the kernel
6515                  */
6516                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6517                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6518
6519                 /*
6520                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6521                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6522                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6523                  */
6524                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6525
6526                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6527                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6528                         unsigned long size_pages;
6529
6530                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6531                         if (start_pfn >= end_pfn)
6532                                 continue;
6533
6534                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6535                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6536                                 unsigned long kernel_pages;
6537                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6538                                                                 - start_pfn;
6539
6540                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6541                                                         kernelcore_remaining);
6542                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6543                                                         required_kernelcore);
6544
6545                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6546                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6547
6548                                         /*
6549                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6550                                          * that if we have to rebalance
6551                                          * kernelcore across nodes, we will
6552                                          * not double account here
6553                                          */
6554                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6555                                         continue;
6556                                 }
6557                                 start_pfn = usable_startpfn;
6558                         }
6559
6560                         /*
6561                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6562                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6563                          * number of pages used as kernelcore
6564                          */
6565                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6566                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6567                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6568                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6569
6570                         /*
6571                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6572                          * break if the kernelcore for this node has been
6573                          * satisfied
6574                          */
6575                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6576                                                                 size_pages);
6577                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6578                         if (!kernelcore_remaining)
6579                                 break;
6580                 }
6581         }
6582
6583         /*
6584          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6585          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6586          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6587          * satisfied
6588          */
6589         usable_nodes--;
6590         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6591                 goto restart;
6592
6593 out2:
6594         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6595         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6596                 zone_movable_pfn[nid] =
6597                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6598
6599 out:
6600         /* restore the node_state */
6601         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6602 }
6603
6604 /* Any regular or high memory on that node ? */
6605 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6606 {
6607         enum zone_type zone_type;
6608
6609         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6610                 return;
6611
6612         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6613                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6614                 if (populated_zone(zone)) {
6615                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6616                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6617                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6618                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6619                         break;
6620                 }
6621         }
6622 }
6623
6624 /**
6625  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6626  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6627  *
6628  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6629  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6630  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6631  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6632  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6633  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6634  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6635  * at arch_max_dma_pfn.
6636  */
6637 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6638 {
6639         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6640         int i, nid;
6641
6642         /* Record where the zone boundaries are */
6643         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6644                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6645         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6646                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6647
6648         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6649
6650         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6651                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6652                         continue;
6653
6654                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6655                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6656                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6657
6658                 start_pfn = end_pfn;
6659         }
6660
6661         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6662         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6663         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6664
6665         /* Print out the zone ranges */
6666         pr_info("Zone ranges:\n");
6667         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6668                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6669                         continue;
6670                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6671                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6672                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6673                         pr_cont("empty\n");
6674                 else
6675                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6676                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6677                                         << PAGE_SHIFT,
6678                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6679                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6680         }
6681
6682         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6683         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6684         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6685                 if (zone_movable_pfn[i])
6686                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6687                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6688         }
6689
6690         /* Print out the early node map */
6691         pr_info("Early memory node ranges\n");
6692         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6693                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6694                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6695                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6696
6697         /* Initialise every node */
6698         mminit_verify_pageflags_layout();
6699         setup_nr_node_ids();
6700         for_each_online_node(nid) {
6701                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6702                 free_area_init_node(nid, NULL,
6703                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6704
6705                 /* Any memory on that node */
6706                 if (pgdat->node_present_pages)
6707                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6708                 check_for_memory(pgdat, nid);
6709         }
6710         zero_resv_unavail();
6711 }
6712
6713 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6714 {
6715         unsigned long long coremem;
6716         if (!p)
6717                 return -EINVAL;
6718
6719         coremem = memparse(p, &p);
6720         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6721
6722         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6723         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6724
6725         return 0;
6726 }
6727
6728 /*
6729  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6730  * cannot be reclaimed or migrated.
6731  */
6732 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6733 {
6734         /* parse kernelcore=mirror */
6735         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6736                 mirrored_kernelcore = true;
6737                 return 0;
6738         }
6739
6740         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6741 }
6742
6743 /*
6744  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6745  * can be reclaimed or migrated.
6746  */
6747 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6748 {
6749         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6750 }
6751
6752 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6753 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6754
6755 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6756
6757 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6758 {
6759         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6760         page_zone(page)->managed_pages += count;
6761         totalram_pages += count;
6762 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6763         if (PageHighMem(page))
6764                 totalhigh_pages += count;
6765 #endif
6766         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6767 }
6768 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6769
6770 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6771 {
6772         void *pos;
6773         unsigned long pages = 0;
6774
6775         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6776         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6777         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6778                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6779                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6780                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6781         }
6782
6783         if (pages && s)
6784                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6785                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6786
6787         return pages;
6788 }
6789 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6790
6791 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6792 void free_highmem_page(struct page *page)
6793 {
6794         __free_reserved_page(page);
6795         totalram_pages++;
6796         page_zone(page)->managed_pages++;
6797         totalhigh_pages++;
6798 }
6799 #endif
6800
6801
6802 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6803 {
6804         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6805         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6806
6807         physpages = get_num_physpages();
6808         codesize = _etext - _stext;
6809         datasize = _edata - _sdata;
6810         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6811         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6812         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6813         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6814
6815         /*
6816          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6817          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6818          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6819          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6820          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6821          */
6822 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6823         do { \
6824                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6825                         size -= adj; \
6826         } while (0)
6827
6828         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6829                      _sinittext, init_code_size);
6830         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6831         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6832         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6833         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6834
6835 #undef  adj_init_size
6836
6837         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6838 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6839                 ", %luK highmem"
6840 #endif
6841                 "%s%s)\n",
6842                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6843                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6844                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6845                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6846                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6847                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6848 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6849                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6850 #endif
6851                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6852 }
6853
6854 /**
6855  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6856  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6857  *
6858  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6859  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6860  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6861  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6862  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6863  * smaller per-cpu batchsize.
6864  */
6865 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6866 {
6867         dma_reserve = new_dma_reserve;
6868 }
6869
6870 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6871 {
6872         free_area_init_node(0, zones_size,
6873                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6874         zero_resv_unavail();
6875 }
6876
6877 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6878 {
6879
6880         lru_add_drain_cpu(cpu);
6881         drain_pages(cpu);
6882
6883         /*
6884          * Spill the event counters of the dead processor
6885          * into the current processors event counters.
6886          * This artificially elevates the count of the current
6887          * processor.
6888          */
6889         vm_events_fold_cpu(cpu);
6890
6891         /*
6892          * Zero the differential counters of the dead processor
6893          * so that the vm statistics are consistent.
6894          *
6895          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6896          * race with what we are doing.
6897          */
6898         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6899         return 0;
6900 }
6901
6902 void __init page_alloc_init(void)
6903 {
6904         int ret;
6905
6906         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6907                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6908                                         page_alloc_cpu_dead);
6909         WARN_ON(ret < 0);
6910 }
6911
6912 /*
6913  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6914  *      or min_free_kbytes changes.
6915  */
6916 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6917 {
6918         struct pglist_data *pgdat;
6919         unsigned long reserve_pages = 0;
6920         enum zone_type i, j;
6921
6922         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6923
6924                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6925
6926                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6927                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6928                         long max = 0;
6929
6930                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6931                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6932                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6933                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6934                         }
6935
6936                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6937                         max += high_wmark_pages(zone);
6938
6939                         if (max > zone->managed_pages)
6940                                 max = zone->managed_pages;
6941
6942                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6943
6944                         reserve_pages += max;
6945                 }
6946         }
6947         totalreserve_pages = reserve_pages;
6948 }
6949
6950 /*
6951  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6952  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6953  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6954  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6955  */
6956 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6957 {
6958         struct pglist_data *pgdat;
6959         enum zone_type j, idx;
6960
6961         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6962                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6963                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6964                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6965
6966                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6967
6968                         idx = j;
6969                         while (idx) {
6970                                 struct zone *lower_zone;
6971
6972                                 idx--;
6973
6974                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6975                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6976
6977                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6978                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6979                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6980                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6981                         }
6982                 }
6983         }
6984
6985         /* update totalreserve_pages */
6986         calculate_totalreserve_pages();
6987 }
6988
6989 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6990 {
6991         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6992         unsigned long lowmem_pages = 0;
6993         struct zone *zone;
6994         unsigned long flags;
6995
6996         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6997         for_each_zone(zone) {
6998                 if (!is_highmem(zone))
6999                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
7000         }
7001
7002         for_each_zone(zone) {
7003                 u64 tmp;
7004
7005                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7006                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
7007                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7008                 if (is_highmem(zone)) {
7009                         /*
7010                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7011                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7012                          * value here.
7013                          *
7014                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7015                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
7016                          * not be capped for highmem.
7017                          */
7018                         unsigned long min_pages;
7019
7020                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7021                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7022                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7023                 } else {
7024                         /*
7025                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7026                          * proportionate to the zone's size.
7027                          */
7028                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7029                 }
7030
7031                 /*
7032                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7033                  * scale factor in proportion to available memory, but
7034                  * ensure a minimum size on small systems.
7035                  */
7036                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7037                             mult_frac(zone->managed_pages,
7038                                       watermark_scale_factor, 10000));
7039
7040                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7041                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7042
7043                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7044         }
7045
7046         /* update totalreserve_pages */
7047         calculate_totalreserve_pages();
7048 }
7049
7050 /**
7051  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7052  * or when memory is hot-{added|removed}
7053  *
7054  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7055  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7056  */
7057 void setup_per_zone_wmarks(void)
7058 {
7059         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7060
7061         spin_lock(&lock);
7062         __setup_per_zone_wmarks();
7063         spin_unlock(&lock);
7064 }
7065
7066 /*
7067  * Initialise min_free_kbytes.
7068  *
7069  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7070  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7071  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7072  *
7073  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7074  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7075  *
7076  * which yields
7077  *
7078  * 16MB:        512k
7079  * 32MB:        724k
7080  * 64MB:        1024k
7081  * 128MB:       1448k
7082  * 256MB:       2048k
7083  * 512MB:       2896k
7084  * 1024MB:      4096k
7085  * 2048MB:      5792k
7086  * 4096MB:      8192k
7087  * 8192MB:      11584k
7088  * 16384MB:     16384k
7089  */
7090 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7091 {
7092         unsigned long lowmem_kbytes;
7093         int new_min_free_kbytes;
7094
7095         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7096         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7097
7098         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7099                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7100                 if (min_free_kbytes < 128)
7101                         min_free_kbytes = 128;
7102                 if (min_free_kbytes > 65536)
7103                         min_free_kbytes = 65536;
7104         } else {
7105                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7106                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7107         }
7108         setup_per_zone_wmarks();
7109         refresh_zone_stat_thresholds();
7110         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7111
7112 #ifdef CONFIG_NUMA
7113         setup_min_unmapped_ratio();
7114         setup_min_slab_ratio();
7115 #endif
7116
7117         return 0;
7118 }
7119 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7120
7121 /*
7122  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7123  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7124  *      changes.
7125  */
7126 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7127         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7128 {
7129         int rc;
7130
7131         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7132         if (rc)
7133                 return rc;
7134
7135         if (write) {
7136                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7137                 setup_per_zone_wmarks();
7138         }
7139         return 0;
7140 }
7141
7142 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7143         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7144 {
7145         int rc;
7146
7147         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7148         if (rc)
7149                 return rc;
7150
7151         if (write)
7152                 setup_per_zone_wmarks();
7153
7154         return 0;
7155 }
7156
7157 #ifdef CONFIG_NUMA
7158 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7159 {
7160         pg_data_t *pgdat;
7161         struct zone *zone;
7162
7163         for_each_online_pgdat(pgdat)
7164                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7165
7166         for_each_zone(zone)
7167                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7168                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7169 }
7170
7171
7172 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7173         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7174 {
7175         int rc;
7176
7177         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7178         if (rc)
7179                 return rc;
7180
7181         setup_min_unmapped_ratio();
7182
7183         return 0;
7184 }
7185
7186 static void setup_min_slab_ratio(void)
7187 {
7188         pg_data_t *pgdat;
7189         struct zone *zone;
7190
7191         for_each_online_pgdat(pgdat)
7192                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7193
7194         for_each_zone(zone)
7195                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7196                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7197 }
7198
7199 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7200         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7201 {
7202         int rc;
7203
7204         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7205         if (rc)
7206                 return rc;
7207
7208         setup_min_slab_ratio();
7209
7210         return 0;
7211 }
7212 #endif
7213
7214 /*
7215  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7216  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7217  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7218  *
7219  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7220  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7221  * if in function of the boot time zone sizes.
7222  */
7223 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7224         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7225 {
7226         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7227         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7228         return 0;
7229 }
7230
7231 /*
7232  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7233  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7234  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7235  */
7236 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7237         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7238 {
7239         struct zone *zone;
7240         int old_percpu_pagelist_fraction;
7241         int ret;
7242
7243         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7244         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7245
7246         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7247         if (!write || ret < 0)
7248                 goto out;
7249
7250         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7251         if (percpu_pagelist_fraction &&
7252             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7253                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7254                 ret = -EINVAL;
7255                 goto out;
7256         }
7257
7258         /* No change? */
7259         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7260                 goto out;
7261
7262         for_each_populated_zone(zone) {
7263                 unsigned int cpu;
7264
7265                 for_each_possible_cpu(cpu)
7266                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7267                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7268         }
7269 out:
7270         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7271         return ret;
7272 }
7273
7274 #ifdef CONFIG_NUMA
7275 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7276
7277 static int __init set_hashdist(char *str)
7278 {
7279         if (!str)
7280                 return 0;
7281         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7282         return 1;
7283 }
7284 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7285 #endif
7286
7287 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7288 /*
7289  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7290  * is not known to alloc_large_system_hash().
7291  */
7292 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7293 {
7294         return 0;
7295 }
7296 #endif
7297
7298 /*
7299  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7300  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7301  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7302  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7303  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7304  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7305  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7306  */
7307 #if __BITS_PER_LONG > 32
7308 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7309 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7310 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7311 #endif
7312
7313 /*
7314  * allocate a large system hash table from bootmem
7315  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7316  *   quantity of entries
7317  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7318  */
7319 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7320                                      unsigned long bucketsize,
7321                                      unsigned long numentries,
7322                                      int scale,
7323                                      int flags,
7324                                      unsigned int *_hash_shift,
7325                                      unsigned int *_hash_mask,
7326                                      unsigned long low_limit,
7327                                      unsigned long high_limit)
7328 {
7329         unsigned long long max = high_limit;
7330         unsigned long log2qty, size;
7331         void *table = NULL;
7332         gfp_t gfp_flags;
7333
7334         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7335         if (!numentries) {
7336                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7337                 numentries = nr_kernel_pages;
7338                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7339
7340                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7341                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7342                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7343
7344 #if __BITS_PER_LONG > 32
7345                 if (!high_limit) {
7346                         unsigned long adapt;
7347
7348                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7349                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7350                                 scale++;
7351                 }
7352 #endif
7353
7354                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7355                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7356                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7357                 else
7358                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7359
7360                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7361                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7362                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7363                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7364                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7365                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7366                                 BUG_ON(!numentries);
7367                         }
7368                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7369                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7370         }
7371         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7372
7373         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7374         if (max == 0) {
7375                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7376                 do_div(max, bucketsize);
7377         }
7378         max = min(max, 0x80000000ULL);
7379
7380         if (numentries < low_limit)
7381                 numentries = low_limit;
7382         if (numentries > max)
7383                 numentries = max;
7384
7385         log2qty = ilog2(numentries);
7386
7387         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7388         do {
7389                 size = bucketsize << log2qty;
7390                 if (flags & HASH_EARLY) {
7391                         if (flags & HASH_ZERO)
7392                                 table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7393                         else
7394                                 table = memblock_virt_alloc_raw(size, 0);
7395                 } else if (hashdist) {
7396                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7397                 } else {
7398                         /*
7399                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7400                          * some pages at the end of hash table which
7401                          * alloc_pages_exact() automatically does
7402                          */
7403                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7404                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7405                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7406                         }
7407                 }
7408         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7409
7410         if (!table)
7411                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7412
7413         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7414                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7415
7416         if (_hash_shift)
7417                 *_hash_shift = log2qty;
7418         if (_hash_mask)
7419                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7420
7421         return table;
7422 }
7423
7424 /*
7425  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7426  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7427  *
7428  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7429  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7430  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7431  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7432  */
7433 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7434                          int migratetype,
7435                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7436 {
7437         unsigned long pfn, iter, found;
7438
7439         /*
7440          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7441          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7442          */
7443         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7444                 return false;
7445
7446         /*
7447          * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark isolate
7448          * CMA pageblocks even when they are not movable in fact so consider
7449          * them movable here.
7450          */
7451         if (is_migrate_cma(migratetype) &&
7452                         is_migrate_cma(get_pageblock_migratetype(page)))
7453                 return false;
7454
7455         pfn = page_to_pfn(page);
7456         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7457                 unsigned long check = pfn + iter;
7458
7459                 if (!pfn_valid_within(check))
7460                         continue;
7461
7462                 page = pfn_to_page(check);
7463
7464                 if (PageReserved(page))
7465                         return true;
7466
7467                 /*
7468                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7469                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7470                  * handle each tail page individually in migration.
7471                  */
7472                 if (PageHuge(page)) {
7473                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7474                         continue;
7475                 }
7476
7477                 /*
7478                  * We can't use page_count without pin a page
7479                  * because another CPU can free compound page.
7480                  * This check already skips compound tails of THP
7481                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7482                  */
7483                 if (!page_ref_count(page)) {
7484                         if (PageBuddy(page))
7485                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7486                         continue;
7487                 }
7488
7489                 /*
7490                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7491                  * page_count() is not 0.
7492                  */
7493                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7494                         continue;
7495
7496                 if (__PageMovable(page))
7497                         continue;
7498
7499                 if (!PageLRU(page))
7500                         found++;
7501                 /*
7502                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7503                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7504                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7505                  */
7506                 /*
7507                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7508                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7509                  *
7510                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7511                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7512                  * page at boot.
7513                  */
7514                 if (found > count)
7515                         return true;
7516         }
7517         return false;
7518 }
7519
7520 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7521 {
7522         struct zone *zone;
7523         unsigned long pfn;
7524
7525         /*
7526          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7527          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7528          * the zone but still within the section.
7529          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7530          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7531          */
7532         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7533                 return false;
7534
7535         zone = page_zone(page);
7536         pfn = page_to_pfn(page);
7537         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7538                 return false;
7539
7540         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, MIGRATE_MOVABLE, true);
7541 }
7542
7543 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7544
7545 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7546 {
7547         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7548                              pageblock_nr_pages) - 1);
7549 }
7550
7551 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7552 {
7553         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7554                                 pageblock_nr_pages));
7555 }
7556
7557 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7558 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7559                                         unsigned long start, unsigned long end)
7560 {
7561         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7562         unsigned long nr_reclaimed;
7563         unsigned long pfn = start;
7564         unsigned int tries = 0;
7565         int ret = 0;
7566
7567         migrate_prep();
7568
7569         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7570                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7571                         ret = -EINTR;
7572                         break;
7573                 }
7574
7575                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7576                         cc->nr_migratepages = 0;
7577                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7578                         if (!pfn) {
7579                                 ret = -EINTR;
7580                                 break;
7581                         }
7582                         tries = 0;
7583                 } else if (++tries == 5) {
7584                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7585                         break;
7586                 }
7587
7588                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7589                                                         &cc->migratepages);
7590                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7591
7592                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7593                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7594         }
7595         if (ret < 0) {
7596                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7597                 return ret;
7598         }
7599         return 0;
7600 }
7601
7602 /**
7603  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7604  * @start:      start PFN to allocate
7605  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7606  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7607  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7608  *                      in range must have the same migratetype and it must
7609  *                      be either of the two.
7610  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7611  *
7612  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7613  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7614  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7615  * pages fall in.
7616  *
7617  * The PFN range must belong to a single zone.
7618  *
7619  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7620  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7621  * need to be freed with free_contig_range().
7622  */
7623 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7624                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7625 {
7626         unsigned long outer_start, outer_end;
7627         unsigned int order;
7628         int ret = 0;
7629
7630         struct compact_control cc = {
7631                 .nr_migratepages = 0,
7632                 .order = -1,
7633                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7634                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7635                 .ignore_skip_hint = true,
7636                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7637         };
7638         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7639
7640         /*
7641          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7642          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7643          * have different sizes, and due to the way page allocator
7644          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7645          * that page allocator won't try to merge buddies from
7646          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7647          * other migration type.
7648          *
7649          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7650          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7651          * we are interested in).  This will put all the pages in
7652          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7653          *
7654          * When this is done, we take the pages in range from page
7655          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7656          * page allocator will never consider using them.
7657          *
7658          * This lets us mark the pageblocks back as
7659          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7660          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7661          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7662          */
7663
7664         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7665                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7666                                        false);
7667         if (ret)
7668                 return ret;
7669
7670         /*
7671          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7672          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7673          */
7674         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7675         if (ret && ret != -EBUSY)
7676                 goto done;
7677
7678         /*
7679          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7680          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7681          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7682          * What we are going to do is to allocate all pages from
7683          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7684          *
7685          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7686          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7687          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7688          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7689          * once this is done free the pages we are not interested in.
7690          *
7691          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7692          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7693          */
7694
7695         lru_add_drain_all();
7696         drain_all_pages(cc.zone);
7697
7698         order = 0;
7699         outer_start = start;
7700         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7701                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7702                         outer_start = start;
7703                         break;
7704                 }
7705                 outer_start &= ~0UL << order;
7706         }
7707
7708         if (outer_start != start) {
7709                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7710
7711                 /*
7712                  * outer_start page could be small order buddy page and
7713                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7714                  * in this case to report failed page properly
7715                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7716                  */
7717                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7718                         outer_start = start;
7719         }
7720
7721         /* Make sure the range is really isolated. */
7722         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7723                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7724                         __func__, outer_start, end);
7725                 ret = -EBUSY;
7726                 goto done;
7727         }
7728
7729         /* Grab isolated pages from freelists. */
7730         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7731         if (!outer_end) {
7732                 ret = -EBUSY;
7733                 goto done;
7734         }
7735
7736         /* Free head and tail (if any) */
7737         if (start != outer_start)
7738                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7739         if (end != outer_end)
7740                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7741
7742 done:
7743         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7744                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7745         return ret;
7746 }
7747
7748 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7749 {
7750         unsigned int count = 0;
7751
7752         for (; nr_pages--; pfn++) {
7753                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7754
7755                 count += page_count(page) != 1;
7756                 __free_page(page);
7757         }
7758         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7759 }
7760 #endif
7761
7762 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7763 /*
7764  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7765  * page high values need to be recalulated.
7766  */
7767 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7768 {
7769         unsigned cpu;
7770         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7771         for_each_possible_cpu(cpu)
7772                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7773                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7774         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7775 }
7776 #endif
7777
7778 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7779 {
7780         unsigned long flags;
7781         int cpu;
7782         struct per_cpu_pageset *pset;
7783
7784         /* avoid races with drain_pages()  */
7785         local_irq_save(flags);
7786         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7787                 for_each_online_cpu(cpu) {
7788                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7789                         drain_zonestat(zone, pset);
7790                 }
7791                 free_percpu(zone->pageset);
7792                 zone->pageset = &boot_pageset;
7793         }
7794         local_irq_restore(flags);
7795 }
7796
7797 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7798 /*
7799  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7800  * before calling this.
7801  */
7802 void
7803 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7804 {
7805         struct page *page;
7806         struct zone *zone;
7807         unsigned int order, i;
7808         unsigned long pfn;
7809         unsigned long flags;
7810         /* find the first valid pfn */
7811         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7812                 if (pfn_valid(pfn))
7813                         break;
7814         if (pfn == end_pfn)
7815                 return;
7816         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7817         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7818         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7819         pfn = start_pfn;
7820         while (pfn < end_pfn) {
7821                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7822                         pfn++;
7823                         continue;
7824                 }
7825                 page = pfn_to_page(pfn);
7826                 /*
7827                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7828                  * page_count() is not 0.
7829                  */
7830                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7831                         pfn++;
7832                         SetPageReserved(page);
7833                         continue;
7834                 }
7835
7836                 BUG_ON(page_count(page));
7837                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7838                 order = page_order(page);
7839 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7840                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7841                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7842 #endif
7843                 list_del(&page->lru);
7844                 rmv_page_order(page);
7845                 zone->free_area[order].nr_free--;
7846                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7847                         SetPageReserved((page+i));
7848                 pfn += (1 << order);
7849         }
7850         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7851 }
7852 #endif
7853
7854 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7855 {
7856         struct zone *zone = page_zone(page);
7857         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7858         unsigned long flags;
7859         unsigned int order;
7860
7861         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7862         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7863                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7864
7865                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7866                         break;
7867         }
7868         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7869
7870         return order < MAX_ORDER;
7871 }