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