Merge tag 'ovl-update-5.2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mszeredi/vfs
[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/highmem.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/jiffies.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/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/vmstat.h>
43 #include <linux/mempolicy.h>
44 #include <linux/memremap.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_ext.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <trace/events/oom.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62 #include <linux/sched/mm.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65 #include <linux/memcontrol.h>
66 #include <linux/ftrace.h>
67 #include <linux/lockdep.h>
68 #include <linux/nmi.h>
69 #include <linux/psi.h>
70
71 #include <asm/sections.h>
72 #include <asm/tlbflush.h>
73 #include <asm/div64.h>
74 #include "internal.h"
75
76 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
77 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
78 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
79
80 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
81 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
82 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
83 #endif
84
85 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
86
87 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
88 /*
89  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
90  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
91  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
92  * defined in <linux/topology.h>.
93  */
94 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
95 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
96 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
97 #endif
98
99 /* work_structs for global per-cpu drains */
100 struct pcpu_drain {
101         struct zone *zone;
102         struct work_struct work;
103 };
104 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
105 DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
106
107 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
108 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
109 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
110 #endif
111
112 /*
113  * Array of node states.
114  */
115 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
116         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
117         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
118 #ifndef CONFIG_NUMA
119         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
120 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
121         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
122 #endif
123         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
124         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
125 #endif  /* NUMA */
126 };
127 EXPORT_SYMBOL(node_states);
128
129 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
130 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
131 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
132 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
133
134 int percpu_pagelist_fraction;
135 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
136
137 /*
138  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
139  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
140  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
141  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
142  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
143  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
144  */
145 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
146 {
147         return page->index;
148 }
149
150 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
151 {
152         page->index = migratetype;
153 }
154
155 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
156 /*
157  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
158  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
159  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
160  * they should always be called with system_transition_mutex held
161  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
162  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
163  * with that modification).
164  */
165
166 static gfp_t saved_gfp_mask;
167
168 void pm_restore_gfp_mask(void)
169 {
170         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
171         if (saved_gfp_mask) {
172                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
173                 saved_gfp_mask = 0;
174         }
175 }
176
177 void pm_restrict_gfp_mask(void)
178 {
179         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
180         WARN_ON(saved_gfp_mask);
181         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
182         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
183 }
184
185 bool pm_suspended_storage(void)
186 {
187         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
188                 return false;
189         return true;
190 }
191 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
192
193 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
194 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
195 #endif
196
197 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
198
199 /*
200  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
201  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
202  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
203  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
204  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
205  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
206  *
207  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
208  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
209  */
210 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
211 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
212         [ZONE_DMA] = 256,
213 #endif
214 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
215         [ZONE_DMA32] = 256,
216 #endif
217         [ZONE_NORMAL] = 32,
218 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
219         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
220 #endif
221         [ZONE_MOVABLE] = 0,
222 };
223
224 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
225
226 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
228          "DMA",
229 #endif
230 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
231          "DMA32",
232 #endif
233          "Normal",
234 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
235          "HighMem",
236 #endif
237          "Movable",
238 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
239          "Device",
240 #endif
241 };
242
243 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
244         "Unmovable",
245         "Movable",
246         "Reclaimable",
247         "HighAtomic",
248 #ifdef CONFIG_CMA
249         "CMA",
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
252         "Isolate",
253 #endif
254 };
255
256 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
257         NULL,
258         free_compound_page,
259 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
260         free_huge_page,
261 #endif
262 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
263         free_transhuge_page,
264 #endif
265 };
266
267 int min_free_kbytes = 1024;
268 int user_min_free_kbytes = -1;
269 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
270 /*
271  * DiscontigMem defines memory ranges as separate pg_data_t even if the ranges
272  * are not on separate NUMA nodes. Functionally this works but with
273  * watermark_boost_factor, it can reclaim prematurely as the ranges can be
274  * quite small. By default, do not boost watermarks on discontigmem as in
275  * many cases very high-order allocations like THP are likely to be
276  * unsupported and the premature reclaim offsets the advantage of long-term
277  * fragmentation avoidance.
278  */
279 int watermark_boost_factor __read_mostly;
280 #else
281 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
282 #endif
283 int watermark_scale_factor = 10;
284
285 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
286 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
287 static unsigned long dma_reserve __initdata;
288
289 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
290 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
291 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
292 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
293 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
294 static unsigned long required_movablecore __initdata;
295 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
296 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
297 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
298
299 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
300 int movable_zone;
301 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
302 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
303
304 #if MAX_NUMNODES > 1
305 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
306 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
307 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
308 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
309 #endif
310
311 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
312
313 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
314 /*
315  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
316  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
317  * and we can permanently disable that path.
318  */
319 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
320
321 /*
322  * Calling kasan_free_pages() only after deferred memory initialization
323  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
324  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
325  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
326  *
327  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
328  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
329  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
330  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
331  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
332  * initialization is done, but this is not likely to happen.
333  */
334 static inline void kasan_free_nondeferred_pages(struct page *page, int order)
335 {
336         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages))
337                 kasan_free_pages(page, order);
338 }
339
340 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
341 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
342 {
343         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
344
345         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
346                 return true;
347
348         return false;
349 }
350
351 /*
352  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
353  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
354  */
355 static bool __meminit
356 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
357 {
358         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
359
360         /*
361          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
362          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
363          */
364         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
365                 prev_end_pfn = end_pfn;
366                 nr_initialised = 0;
367         }
368
369         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
370         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
371                 return false;
372
373         /*
374          * We start only with one section of pages, more pages are added as
375          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
376          */
377         nr_initialised++;
378         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
379             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
380                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
381                 return true;
382         }
383         return false;
384 }
385 #else
386 #define kasan_free_nondeferred_pages(p, o)      kasan_free_pages(p, o)
387
388 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
389 {
390         return false;
391 }
392
393 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
394 {
395         return false;
396 }
397 #endif
398
399 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
400 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
401                                                         unsigned long pfn)
402 {
403 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
404         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
405 #else
406         return page_zone(page)->pageblock_flags;
407 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
408 }
409
410 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
411 {
412 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
413         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
414         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
415 #else
416         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
417         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
418 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
419 }
420
421 /**
422  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
423  * @page: The page within the block of interest
424  * @pfn: The target page frame number
425  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
426  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
427  *
428  * Return: pageblock_bits flags
429  */
430 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
431                                         unsigned long pfn,
432                                         unsigned long end_bitidx,
433                                         unsigned long mask)
434 {
435         unsigned long *bitmap;
436         unsigned long bitidx, word_bitidx;
437         unsigned long word;
438
439         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
440         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
441         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
442         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
443
444         word = bitmap[word_bitidx];
445         bitidx += end_bitidx;
446         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
447 }
448
449 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
450                                         unsigned long end_bitidx,
451                                         unsigned long mask)
452 {
453         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
454 }
455
456 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
457 {
458         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
459 }
460
461 /**
462  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
463  * @page: The page within the block of interest
464  * @flags: The flags to set
465  * @pfn: The target page frame number
466  * @end_bitidx: The last bit of interest
467  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
468  */
469 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
470                                         unsigned long pfn,
471                                         unsigned long end_bitidx,
472                                         unsigned long mask)
473 {
474         unsigned long *bitmap;
475         unsigned long bitidx, word_bitidx;
476         unsigned long old_word, word;
477
478         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
479         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
480
481         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
482         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
483         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
484         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
485
486         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
487
488         bitidx += end_bitidx;
489         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
490         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
491
492         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
493         for (;;) {
494                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
495                 if (word == old_word)
496                         break;
497                 word = old_word;
498         }
499 }
500
501 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
502 {
503         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
504                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
505                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
506
507         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
508                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
509 }
510
511 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
512 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         int ret = 0;
515         unsigned seq;
516         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
517         unsigned long sp, start_pfn;
518
519         do {
520                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
521                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
522                 sp = zone->spanned_pages;
523                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
524                         ret = 1;
525         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
526
527         if (ret)
528                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
529                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
530                         start_pfn, start_pfn + sp);
531
532         return ret;
533 }
534
535 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
536 {
537         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
538                 return 0;
539         if (zone != page_zone(page))
540                 return 0;
541
542         return 1;
543 }
544 /*
545  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
546  */
547 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
548 {
549         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
550                 return 1;
551         if (!page_is_consistent(zone, page))
552                 return 1;
553
554         return 0;
555 }
556 #else
557 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
558 {
559         return 0;
560 }
561 #endif
562
563 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
564                 unsigned long bad_flags)
565 {
566         static unsigned long resume;
567         static unsigned long nr_shown;
568         static unsigned long nr_unshown;
569
570         /*
571          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
572          * or allow a steady drip of one report per second.
573          */
574         if (nr_shown == 60) {
575                 if (time_before(jiffies, resume)) {
576                         nr_unshown++;
577                         goto out;
578                 }
579                 if (nr_unshown) {
580                         pr_alert(
581                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
582                                 nr_unshown);
583                         nr_unshown = 0;
584                 }
585                 nr_shown = 0;
586         }
587         if (nr_shown++ == 0)
588                 resume = jiffies + 60 * HZ;
589
590         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
591                 current->comm, page_to_pfn(page));
592         __dump_page(page, reason);
593         bad_flags &= page->flags;
594         if (bad_flags)
595                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
596                                                 bad_flags, &bad_flags);
597         dump_page_owner(page);
598
599         print_modules();
600         dump_stack();
601 out:
602         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
603         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
604         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
605 }
606
607 /*
608  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
609  *
610  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
611  *
612  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
613  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
614  *
615  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
616  * page destructors. See compound_page_dtors.
617  *
618  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
619  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
620  */
621
622 void free_compound_page(struct page *page)
623 {
624         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
625 }
626
627 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
628 {
629         int i;
630         int nr_pages = 1 << order;
631
632         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
633         set_compound_order(page, order);
634         __SetPageHead(page);
635         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
636                 struct page *p = page + i;
637                 set_page_count(p, 0);
638                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
639                 set_compound_head(p, page);
640         }
641         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
642 }
643
644 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
645 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
646 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
647                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
648 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
649 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
650
651 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
652 {
653         if (!buf)
654                 return -EINVAL;
655         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
656 }
657 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
658
659 static bool need_debug_guardpage(void)
660 {
661         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
662         if (!debug_pagealloc_enabled())
663                 return false;
664
665         if (!debug_guardpage_minorder())
666                 return false;
667
668         return true;
669 }
670
671 static void init_debug_guardpage(void)
672 {
673         if (!debug_pagealloc_enabled())
674                 return;
675
676         if (!debug_guardpage_minorder())
677                 return;
678
679         _debug_guardpage_enabled = true;
680 }
681
682 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
683         .need = need_debug_guardpage,
684         .init = init_debug_guardpage,
685 };
686
687 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
688 {
689         unsigned long res;
690
691         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
692                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
693                 return 0;
694         }
695         _debug_guardpage_minorder = res;
696         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
697         return 0;
698 }
699 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
700
701 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
702                                 unsigned int order, int migratetype)
703 {
704         struct page_ext *page_ext;
705
706         if (!debug_guardpage_enabled())
707                 return false;
708
709         if (order >= debug_guardpage_minorder())
710                 return false;
711
712         page_ext = lookup_page_ext(page);
713         if (unlikely(!page_ext))
714                 return false;
715
716         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
717
718         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
719         set_page_private(page, order);
720         /* Guard pages are not available for any usage */
721         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
722
723         return true;
724 }
725
726 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
727                                 unsigned int order, int migratetype)
728 {
729         struct page_ext *page_ext;
730
731         if (!debug_guardpage_enabled())
732                 return;
733
734         page_ext = lookup_page_ext(page);
735         if (unlikely(!page_ext))
736                 return;
737
738         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
739
740         set_page_private(page, 0);
741         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
742                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
743 }
744 #else
745 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
746 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
747                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
748 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
749                                 unsigned int order, int migratetype) {}
750 #endif
751
752 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
753 {
754         set_page_private(page, order);
755         __SetPageBuddy(page);
756 }
757
758 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
759 {
760         __ClearPageBuddy(page);
761         set_page_private(page, 0);
762 }
763
764 /*
765  * This function checks whether a page is free && is the buddy
766  * we can coalesce a page and its buddy if
767  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
768  * (b) the buddy is in the buddy system &&
769  * (c) a page and its buddy have the same order &&
770  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
771  *
772  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
773  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
774  *
775  * For recording page's order, we use page_private(page).
776  */
777 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
778                                                         unsigned int order)
779 {
780         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
781                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
782                         return 0;
783
784                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
785
786                 return 1;
787         }
788
789         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
790                 /*
791                  * zone check is done late to avoid uselessly
792                  * calculating zone/node ids for pages that could
793                  * never merge.
794                  */
795                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
796                         return 0;
797
798                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
799
800                 return 1;
801         }
802         return 0;
803 }
804
805 #ifdef CONFIG_COMPACTION
806 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
807 {
808         struct capture_control *capc = current->capture_control;
809
810         return capc &&
811                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
812                 !capc->page &&
813                 capc->cc->zone == zone &&
814                 capc->cc->direct_compaction ? capc : NULL;
815 }
816
817 static inline bool
818 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
819                    int order, int migratetype)
820 {
821         if (!capc || order != capc->cc->order)
822                 return false;
823
824         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
825         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
826             is_migrate_isolate(migratetype))
827                 return false;
828
829         /*
830          * Do not let lower order allocations polluate a movable pageblock.
831          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
832          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
833          * have trouble finding a high-order free page.
834          */
835         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
836                 return false;
837
838         capc->page = page;
839         return true;
840 }
841
842 #else
843 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
844 {
845         return NULL;
846 }
847
848 static inline bool
849 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
850                    int order, int migratetype)
851 {
852         return false;
853 }
854 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
855
856 /*
857  * Freeing function for a buddy system allocator.
858  *
859  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
860  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
861  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
862  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
863  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
864  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
865  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
866  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
867  * parts of the VM system.
868  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
869  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
870  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
871  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
872  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
873  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
874  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
875  * triggers coalescing into a block of larger size.
876  *
877  * -- nyc
878  */
879
880 static inline void __free_one_page(struct page *page,
881                 unsigned long pfn,
882                 struct zone *zone, unsigned int order,
883                 int migratetype)
884 {
885         unsigned long combined_pfn;
886         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
887         struct page *buddy;
888         unsigned int max_order;
889         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
890
891         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
892
893         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
894         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
895
896         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
897         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
898                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
899
900         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
901         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
902
903 continue_merging:
904         while (order < max_order - 1) {
905                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
906                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
907                                                                 migratetype);
908                         return;
909                 }
910                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
911                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
912
913                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
914                         goto done_merging;
915                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
916                         goto done_merging;
917                 /*
918                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
919                  * merge with it and move up one order.
920                  */
921                 if (page_is_guard(buddy)) {
922                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
923                 } else {
924                         list_del(&buddy->lru);
925                         zone->free_area[order].nr_free--;
926                         rmv_page_order(buddy);
927                 }
928                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
929                 page = page + (combined_pfn - pfn);
930                 pfn = combined_pfn;
931                 order++;
932         }
933         if (max_order < MAX_ORDER) {
934                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
935                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
936                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
937                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
938                  *
939                  * We don't want to hit this code for the more frequent
940                  * low-order merging.
941                  */
942                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
943                         int buddy_mt;
944
945                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
946                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
947                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
948
949                         if (migratetype != buddy_mt
950                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
951                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
952                                 goto done_merging;
953                 }
954                 max_order++;
955                 goto continue_merging;
956         }
957
958 done_merging:
959         set_page_order(page, order);
960
961         /*
962          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
963          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
964          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
965          * that is happening, add the free page to the tail of the list
966          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
967          * as a higher order page
968          */
969         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
970                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
971                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
972                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
973                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
974                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
975                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
976                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
977                         list_add_tail(&page->lru,
978                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
979                         goto out;
980                 }
981         }
982
983         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
984 out:
985         zone->free_area[order].nr_free++;
986 }
987
988 /*
989  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
990  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
991  * check if necessary.
992  */
993 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
994                                         unsigned long check_flags)
995 {
996         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
997                 return false;
998
999         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1000                         page_ref_count(page) |
1001 #ifdef CONFIG_MEMCG
1002                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
1003 #endif
1004                         (page->flags & check_flags)))
1005                 return false;
1006
1007         return true;
1008 }
1009
1010 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
1011 {
1012         const char *bad_reason;
1013         unsigned long bad_flags;
1014
1015         bad_reason = NULL;
1016         bad_flags = 0;
1017
1018         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1019                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1020         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1021                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1022         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1023                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1024         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
1025                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1026                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
1027         }
1028 #ifdef CONFIG_MEMCG
1029         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1030                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1031 #endif
1032         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1033 }
1034
1035 static inline int free_pages_check(struct page *page)
1036 {
1037         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1038                 return 0;
1039
1040         /* Something has gone sideways, find it */
1041         free_pages_check_bad(page);
1042         return 1;
1043 }
1044
1045 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1046 {
1047         int ret = 1;
1048
1049         /*
1050          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1051          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1052          */
1053         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1054
1055         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1056                 ret = 0;
1057                 goto out;
1058         }
1059         switch (page - head_page) {
1060         case 1:
1061                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1062                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1063                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
1064                         goto out;
1065                 }
1066                 break;
1067         case 2:
1068                 /*
1069                  * the second tail page: ->mapping is
1070                  * deferred_list.next -- ignore value.
1071                  */
1072                 break;
1073         default:
1074                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1075                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1076                         goto out;
1077                 }
1078                 break;
1079         }
1080         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1081                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1082                 goto out;
1083         }
1084         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1085                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1086                 goto out;
1087         }
1088         ret = 0;
1089 out:
1090         page->mapping = NULL;
1091         clear_compound_head(page);
1092         return ret;
1093 }
1094
1095 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1096                                         unsigned int order, bool check_free)
1097 {
1098         int bad = 0;
1099
1100         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1101
1102         trace_mm_page_free(page, order);
1103
1104         /*
1105          * Check tail pages before head page information is cleared to
1106          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1107          */
1108         if (unlikely(order)) {
1109                 bool compound = PageCompound(page);
1110                 int i;
1111
1112                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1113
1114                 if (compound)
1115                         ClearPageDoubleMap(page);
1116                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1117                         if (compound)
1118                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1119                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1120                                 bad++;
1121                                 continue;
1122                         }
1123                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1124                 }
1125         }
1126         if (PageMappingFlags(page))
1127                 page->mapping = NULL;
1128         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1129                 __memcg_kmem_uncharge(page, order);
1130         if (check_free)
1131                 bad += free_pages_check(page);
1132         if (bad)
1133                 return false;
1134
1135         page_cpupid_reset_last(page);
1136         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1137         reset_page_owner(page, order);
1138
1139         if (!PageHighMem(page)) {
1140                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1141                                            PAGE_SIZE << order);
1142                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1143                                            PAGE_SIZE << order);
1144         }
1145         arch_free_page(page, order);
1146         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1147         if (debug_pagealloc_enabled())
1148                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1149
1150         kasan_free_nondeferred_pages(page, order);
1151
1152         return true;
1153 }
1154
1155 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1156 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1157 {
1158         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1159 }
1160
1161 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1162 {
1163         return false;
1164 }
1165 #else
1166 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1167 {
1168         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1169 }
1170
1171 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1172 {
1173         return free_pages_check(page);
1174 }
1175 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1176
1177 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1178 {
1179         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1180         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1181         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1182
1183         prefetch(buddy);
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Frees a number of pages from the PCP lists
1188  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1189  * count is the number of pages to free.
1190  *
1191  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1192  * see if this freeing clears that state.
1193  *
1194  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1195  * pinned" detection logic.
1196  */
1197 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1198                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1199 {
1200         int migratetype = 0;
1201         int batch_free = 0;
1202         int prefetch_nr = 0;
1203         bool isolated_pageblocks;
1204         struct page *page, *tmp;
1205         LIST_HEAD(head);
1206
1207         while (count) {
1208                 struct list_head *list;
1209
1210                 /*
1211                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1212                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1213                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1214                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1215                  * lists
1216                  */
1217                 do {
1218                         batch_free++;
1219                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1220                                 migratetype = 0;
1221                         list = &pcp->lists[migratetype];
1222                 } while (list_empty(list));
1223
1224                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1225                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1226                         batch_free = count;
1227
1228                 do {
1229                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1230                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1231                         list_del(&page->lru);
1232                         pcp->count--;
1233
1234                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1235                                 continue;
1236
1237                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1238
1239                         /*
1240                          * We are going to put the page back to the global
1241                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1242                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1243                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1244                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1245                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1246                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1247                          */
1248                         if (prefetch_nr++ < pcp->batch)
1249                                 prefetch_buddy(page);
1250                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1251         }
1252
1253         spin_lock(&zone->lock);
1254         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1255
1256         /*
1257          * Use safe version since after __free_one_page(),
1258          * page->lru.next will not point to original list.
1259          */
1260         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1261                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1262                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1263                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1264                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1265                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1266                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1267
1268                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1269                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1270         }
1271         spin_unlock(&zone->lock);
1272 }
1273
1274 static void free_one_page(struct zone *zone,
1275                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1276                                 unsigned int order,
1277                                 int migratetype)
1278 {
1279         spin_lock(&zone->lock);
1280         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1281                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1282                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1283         }
1284         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1285         spin_unlock(&zone->lock);
1286 }
1287
1288 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1289                                 unsigned long zone, int nid)
1290 {
1291         mm_zero_struct_page(page);
1292         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1293         init_page_count(page);
1294         page_mapcount_reset(page);
1295         page_cpupid_reset_last(page);
1296         page_kasan_tag_reset(page);
1297
1298         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1299 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1300         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1301         if (!is_highmem_idx(zone))
1302                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1303 #endif
1304 }
1305
1306 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1307 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1308 {
1309         pg_data_t *pgdat;
1310         int nid, zid;
1311
1312         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1313                 return;
1314
1315         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1316         pgdat = NODE_DATA(nid);
1317
1318         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1319                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1320
1321                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1322                         break;
1323         }
1324         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1325 }
1326 #else
1327 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1328 {
1329 }
1330 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1331
1332 /*
1333  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1334  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1335  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1336  * sent to the buddy page allocator.
1337  */
1338 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1339 {
1340         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1341         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1342
1343         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1344                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1345                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1346
1347                         init_reserved_page(start_pfn);
1348
1349                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1350                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1351
1352                         /*
1353                          * no need for atomic set_bit because the struct
1354                          * page is not visible yet so nobody should
1355                          * access it yet.
1356                          */
1357                         __SetPageReserved(page);
1358                 }
1359         }
1360 }
1361
1362 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1363 {
1364         unsigned long flags;
1365         int migratetype;
1366         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1367
1368         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1369                 return;
1370
1371         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1372         local_irq_save(flags);
1373         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1374         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1375         local_irq_restore(flags);
1376 }
1377
1378 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1379 {
1380         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1381         struct page *p = page;
1382         unsigned int loop;
1383
1384         prefetchw(p);
1385         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1386                 prefetchw(p + 1);
1387                 __ClearPageReserved(p);
1388                 set_page_count(p, 0);
1389         }
1390         __ClearPageReserved(p);
1391         set_page_count(p, 0);
1392
1393         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1394         set_page_refcounted(page);
1395         __free_pages(page, order);
1396 }
1397
1398 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1399         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1400
1401 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1402
1403 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1404 {
1405         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1406         int nid;
1407
1408         spin_lock(&early_pfn_lock);
1409         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1410         if (nid < 0)
1411                 nid = first_online_node;
1412         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1413
1414         return nid;
1415 }
1416 #endif
1417
1418 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1419 static inline bool __meminit __maybe_unused
1420 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1421                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1422 {
1423         int nid;
1424
1425         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1426         if (nid >= 0 && nid != node)
1427                 return false;
1428         return true;
1429 }
1430
1431 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1432 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1433 {
1434         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1435 }
1436
1437 #else
1438
1439 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1440 {
1441         return true;
1442 }
1443 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1444 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1445                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1446 {
1447         return true;
1448 }
1449 #endif
1450
1451
1452 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1453                                                         unsigned int order)
1454 {
1455         if (early_page_uninitialised(pfn))
1456                 return;
1457         __free_pages_core(page, order);
1458 }
1459
1460 /*
1461  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1462  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1463  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1464  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1465  * pageblocks.
1466  *
1467  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1468  *
1469  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1470  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1471  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1472  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1473  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1474  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1475  * page in a pageblock.
1476  */
1477 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1478                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1479 {
1480         struct page *start_page;
1481         struct page *end_page;
1482
1483         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1484         end_pfn--;
1485
1486         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1487                 return NULL;
1488
1489         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1490         if (!start_page)
1491                 return NULL;
1492
1493         if (page_zone(start_page) != zone)
1494                 return NULL;
1495
1496         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1497
1498         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1499         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1500                 return NULL;
1501
1502         return start_page;
1503 }
1504
1505 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1506 {
1507         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1508         unsigned long block_end_pfn;
1509
1510         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1511         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1512                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1513                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1514
1515                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1516
1517                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1518                                              block_end_pfn, zone))
1519                         return;
1520         }
1521
1522         /* We confirm that there is no hole */
1523         zone->contiguous = true;
1524 }
1525
1526 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1527 {
1528         zone->contiguous = false;
1529 }
1530
1531 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1532 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1533                                        unsigned long nr_pages)
1534 {
1535         struct page *page;
1536         unsigned long i;
1537
1538         if (!nr_pages)
1539                 return;
1540
1541         page = pfn_to_page(pfn);
1542
1543         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1544         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1545             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1546                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1547                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1548                 return;
1549         }
1550
1551         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1552                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1553                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1554                 __free_pages_core(page, 0);
1555         }
1556 }
1557
1558 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1559 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1560 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1561
1562 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1563 {
1564         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1565                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1570  *
1571  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1572  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1573  * function is optimized out.
1574  *
1575  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1576  * of the head pfn.
1577  *
1578  * Finally, meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1579  * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not belong
1580  * to this memory node.
1581  */
1582 static inline bool __init
1583 deferred_pfn_valid(int nid, unsigned long pfn,
1584                    struct mminit_pfnnid_cache *nid_init_state)
1585 {
1586         if (!pfn_valid_within(pfn))
1587                 return false;
1588         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1589                 return false;
1590         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, nid_init_state))
1591                 return false;
1592         return true;
1593 }
1594
1595 /*
1596  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1597  * pageblock_nr_pages sizes.
1598  */
1599 static void __init deferred_free_pages(int nid, int zid, unsigned long pfn,
1600                                        unsigned long end_pfn)
1601 {
1602         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1603         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1604         unsigned long nr_free = 0;
1605
1606         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1607                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1608                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1609                         nr_free = 0;
1610                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1611                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1612                         nr_free = 1;
1613                         touch_nmi_watchdog();
1614                 } else {
1615                         nr_free++;
1616                 }
1617         }
1618         /* Free the last block of pages to allocator */
1619         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1624  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1625  * Return number of pages initialized.
1626  */
1627 static unsigned long  __init deferred_init_pages(int nid, int zid,
1628                                                  unsigned long pfn,
1629                                                  unsigned long end_pfn)
1630 {
1631         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1632         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1633         unsigned long nr_pages = 0;
1634         struct page *page = NULL;
1635
1636         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1637                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1638                         page = NULL;
1639                         continue;
1640                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1641                         page = pfn_to_page(pfn);
1642                         touch_nmi_watchdog();
1643                 } else {
1644                         page++;
1645                 }
1646                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1647                 nr_pages++;
1648         }
1649         return (nr_pages);
1650 }
1651
1652 /* Initialise remaining memory on a node */
1653 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1654 {
1655         pg_data_t *pgdat = data;
1656         int nid = pgdat->node_id;
1657         unsigned long start = jiffies;
1658         unsigned long nr_pages = 0;
1659         unsigned long spfn, epfn, first_init_pfn, flags;
1660         phys_addr_t spa, epa;
1661         int zid;
1662         struct zone *zone;
1663         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1664         u64 i;
1665
1666         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1667         if (!cpumask_empty(cpumask))
1668                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1669
1670         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1671         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1672         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1673                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1674                 pgdat_init_report_one_done();
1675                 return 0;
1676         }
1677
1678         /* Sanity check boundaries */
1679         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1680         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1681         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1682
1683         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1684         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1685                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1686                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1687                         break;
1688         }
1689         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1690
1691         /*
1692          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1693          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1694          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1695          * page in __free_one_page()).
1696          */
1697         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1698                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1699                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1700                 nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1701         }
1702         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1703                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1704                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1705                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1706         }
1707         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1708
1709         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1710         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1711
1712         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1713                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1714
1715         pgdat_init_report_one_done();
1716         return 0;
1717 }
1718
1719 /*
1720  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
1721  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
1722  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
1723  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
1724  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
1725  *
1726  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
1727  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
1728  * enough pages to satisfy the allocation.
1729  *
1730  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
1731  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
1732  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
1733  */
1734 static noinline bool __init
1735 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1736 {
1737         int zid = zone_idx(zone);
1738         int nid = zone_to_nid(zone);
1739         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1740         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
1741         unsigned long nr_pages = 0;
1742         unsigned long first_init_pfn, spfn, epfn, t, flags;
1743         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1744         phys_addr_t spa, epa;
1745         u64 i;
1746
1747         /* Only the last zone may have deferred pages */
1748         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
1749                 return false;
1750
1751         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1752
1753         /*
1754          * If deferred pages have been initialized while we were waiting for
1755          * the lock, return true, as the zone was grown.  The caller will retry
1756          * this zone.  We won't return to this function since the caller also
1757          * has this static branch.
1758          */
1759         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
1760                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1761                 return true;
1762         }
1763
1764         /*
1765          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
1766          * true, as there might be enough pages already.
1767          */
1768         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
1769                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1770                 return true;
1771         }
1772
1773         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_deferred_pfn);
1774
1775         if (first_init_pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat)) {
1776                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1777                 return false;
1778         }
1779
1780         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1781                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1782                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1783
1784                 while (spfn < epfn && nr_pages < nr_pages_needed) {
1785                         t = ALIGN(spfn + PAGES_PER_SECTION, PAGES_PER_SECTION);
1786                         first_deferred_pfn = min(t, epfn);
1787                         nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn,
1788                                                         first_deferred_pfn);
1789                         spfn = first_deferred_pfn;
1790                 }
1791
1792                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
1793                         break;
1794         }
1795
1796         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1797                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1798                 epfn = min_t(unsigned long, first_deferred_pfn, PFN_DOWN(epa));
1799                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1800
1801                 if (first_deferred_pfn == epfn)
1802                         break;
1803         }
1804         pgdat->first_deferred_pfn = first_deferred_pfn;
1805         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1806
1807         return nr_pages > 0;
1808 }
1809
1810 /*
1811  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
1812  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
1813  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
1814  * and to ensure that the function body gets unloaded.
1815  */
1816 static bool __ref
1817 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1818 {
1819         return deferred_grow_zone(zone, order);
1820 }
1821
1822 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1823
1824 void __init page_alloc_init_late(void)
1825 {
1826         struct zone *zone;
1827
1828 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1829         int nid;
1830
1831         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1832         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1833         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1834                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1835         }
1836
1837         /* Block until all are initialised */
1838         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1839
1840         /*
1841          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
1842          * on-demand struct page initialization.
1843          */
1844         static_branch_disable(&deferred_pages);
1845
1846         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1847         files_maxfiles_init();
1848 #endif
1849 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1850         /* Discard memblock private memory */
1851         memblock_discard();
1852 #endif
1853
1854         for_each_populated_zone(zone)
1855                 set_zone_contiguous(zone);
1856 }
1857
1858 #ifdef CONFIG_CMA
1859 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1860 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1861 {
1862         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1863         struct page *p = page;
1864
1865         do {
1866                 __ClearPageReserved(p);
1867                 set_page_count(p, 0);
1868         } while (++p, --i);
1869
1870         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1871
1872         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1873                 i = pageblock_nr_pages;
1874                 p = page;
1875                 do {
1876                         set_page_refcounted(p);
1877                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1878                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1879                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1880         } else {
1881                 set_page_refcounted(page);
1882                 __free_pages(page, pageblock_order);
1883         }
1884
1885         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1886 }
1887 #endif
1888
1889 /*
1890  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1891  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1892  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1893  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1894  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1895  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1896  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1897  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1898  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1899  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1900  *
1901  * -- nyc
1902  */
1903 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1904         int low, int high, struct free_area *area,
1905         int migratetype)
1906 {
1907         unsigned long size = 1 << high;
1908
1909         while (high > low) {
1910                 area--;
1911                 high--;
1912                 size >>= 1;
1913                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1914
1915                 /*
1916                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1917                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1918                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1919                  * pages will stay not present in virtual address space
1920                  */
1921                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1922                         continue;
1923
1924                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1925                 area->nr_free++;
1926                 set_page_order(&page[size], high);
1927         }
1928 }
1929
1930 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1931 {
1932         const char *bad_reason = NULL;
1933         unsigned long bad_flags = 0;
1934
1935         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1936                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1937         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1938                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1939         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1940                 bad_reason = "nonzero _count";
1941         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1942                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1943                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1944                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1945                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1946                 return;
1947         }
1948         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1949                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1950                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1951         }
1952 #ifdef CONFIG_MEMCG
1953         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1954                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1955 #endif
1956         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1957 }
1958
1959 /*
1960  * This page is about to be returned from the page allocator
1961  */
1962 static inline int check_new_page(struct page *page)
1963 {
1964         if (likely(page_expected_state(page,
1965                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1966                 return 0;
1967
1968         check_new_page_bad(page);
1969         return 1;
1970 }
1971
1972 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1973 {
1974         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1975                 page_poisoning_enabled();
1976 }
1977
1978 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1979 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1980 {
1981         return false;
1982 }
1983
1984 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1985 {
1986         return check_new_page(page);
1987 }
1988 #else
1989 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1990 {
1991         return check_new_page(page);
1992 }
1993 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1994 {
1995         return false;
1996 }
1997 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1998
1999 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2000 {
2001         int i;
2002         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2003                 struct page *p = page + i;
2004
2005                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2006                         return true;
2007         }
2008
2009         return false;
2010 }
2011
2012 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2013                                 gfp_t gfp_flags)
2014 {
2015         set_page_private(page, 0);
2016         set_page_refcounted(page);
2017
2018         arch_alloc_page(page, order);
2019         if (debug_pagealloc_enabled())
2020                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
2021         kasan_alloc_pages(page, order);
2022         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
2023         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2024 }
2025
2026 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2027                                                         unsigned int alloc_flags)
2028 {
2029         int i;
2030
2031         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2032
2033         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
2034                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
2035                         clear_highpage(page + i);
2036
2037         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2038                 prep_compound_page(page, order);
2039
2040         /*
2041          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2042          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2043          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2044          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2045          */
2046         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2047                 set_page_pfmemalloc(page);
2048         else
2049                 clear_page_pfmemalloc(page);
2050 }
2051
2052 /*
2053  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2054  * the smallest available page from the freelists
2055  */
2056 static __always_inline
2057 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2058                                                 int migratetype)
2059 {
2060         unsigned int current_order;
2061         struct free_area *area;
2062         struct page *page;
2063
2064         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2065         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2066                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2067                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
2068                                                         struct page, lru);
2069                 if (!page)
2070                         continue;
2071                 list_del(&page->lru);
2072                 rmv_page_order(page);
2073                 area->nr_free--;
2074                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
2075                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2076                 return page;
2077         }
2078
2079         return NULL;
2080 }
2081
2082
2083 /*
2084  * This array describes the order lists are fallen back to when
2085  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2086  */
2087 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
2088         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2089         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2090         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2091 #ifdef CONFIG_CMA
2092         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2093 #endif
2094 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2095         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2096 #endif
2097 };
2098
2099 #ifdef CONFIG_CMA
2100 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2101                                         unsigned int order)
2102 {
2103         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2104 }
2105 #else
2106 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2107                                         unsigned int order) { return NULL; }
2108 #endif
2109
2110 /*
2111  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
2112  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2113  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2114  */
2115 static int move_freepages(struct zone *zone,
2116                           struct page *start_page, struct page *end_page,
2117                           int migratetype, int *num_movable)
2118 {
2119         struct page *page;
2120         unsigned int order;
2121         int pages_moved = 0;
2122
2123 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
2124         /*
2125          * page_zone is not safe to call in this context when
2126          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
2127          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
2128          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
2129          * grouping pages by mobility
2130          */
2131         VM_BUG_ON(pfn_valid(page_to_pfn(start_page)) &&
2132                   pfn_valid(page_to_pfn(end_page)) &&
2133                   page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
2134 #endif
2135         for (page = start_page; page <= end_page;) {
2136                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
2137                         page++;
2138                         continue;
2139                 }
2140
2141                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2142                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2143
2144                 if (!PageBuddy(page)) {
2145                         /*
2146                          * We assume that pages that could be isolated for
2147                          * migration are movable. But we don't actually try
2148                          * isolating, as that would be expensive.
2149                          */
2150                         if (num_movable &&
2151                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2152                                 (*num_movable)++;
2153
2154                         page++;
2155                         continue;
2156                 }
2157
2158                 order = page_order(page);
2159                 list_move(&page->lru,
2160                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
2161                 page += 1 << order;
2162                 pages_moved += 1 << order;
2163         }
2164
2165         return pages_moved;
2166 }
2167
2168 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2169                                 int migratetype, int *num_movable)
2170 {
2171         unsigned long start_pfn, end_pfn;
2172         struct page *start_page, *end_page;
2173
2174         if (num_movable)
2175                 *num_movable = 0;
2176
2177         start_pfn = page_to_pfn(page);
2178         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
2179         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
2180         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
2181         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2182
2183         /* Do not cross zone boundaries */
2184         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2185                 start_page = page;
2186         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2187                 return 0;
2188
2189         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
2190                                                                 num_movable);
2191 }
2192
2193 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2194                                         int start_order, int migratetype)
2195 {
2196         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2197
2198         while (nr_pageblocks--) {
2199                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2200                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2201         }
2202 }
2203
2204 /*
2205  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2206  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2207  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2208  *
2209  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2210  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2211  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2212  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2213  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2214  * pageblocks.
2215  */
2216 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2217 {
2218         /*
2219          * Leaving this order check is intended, although there is
2220          * relaxed order check in next check. The reason is that
2221          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2222          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2223          * so could be changed anytime.
2224          */
2225         if (order >= pageblock_order)
2226                 return true;
2227
2228         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2229                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2230                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2231                 page_group_by_mobility_disabled)
2232                 return true;
2233
2234         return false;
2235 }
2236
2237 static inline void boost_watermark(struct zone *zone)
2238 {
2239         unsigned long max_boost;
2240
2241         if (!watermark_boost_factor)
2242                 return;
2243
2244         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2245                         watermark_boost_factor, 10000);
2246
2247         /*
2248          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2249          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2250          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2251          * allocations that early means that reclaim is not going
2252          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2253          * boosted watermark resulting in a hang.
2254          */
2255         if (!max_boost)
2256                 return;
2257
2258         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2259
2260         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2261                 max_boost);
2262 }
2263
2264 /*
2265  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2266  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2267  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2268  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2269  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2270  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2271  */
2272 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2273                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2274 {
2275         unsigned int current_order = page_order(page);
2276         struct free_area *area;
2277         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2278         int old_block_type;
2279
2280         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2281
2282         /*
2283          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2284          * highatomic accounting.
2285          */
2286         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2287                 goto single_page;
2288
2289         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2290         if (current_order >= pageblock_order) {
2291                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2292                 goto single_page;
2293         }
2294
2295         /*
2296          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2297          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2298          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2299          */
2300         boost_watermark(zone);
2301         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
2302                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2303
2304         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2305         if (!whole_block)
2306                 goto single_page;
2307
2308         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2309                                                 &movable_pages);
2310         /*
2311          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2312          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2313          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2314          */
2315         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2316                 alike_pages = movable_pages;
2317         } else {
2318                 /*
2319                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2320                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2321                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2322                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2323                  * exact migratetype of non-movable pages.
2324                  */
2325                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2326                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2327                                                 - (free_pages + movable_pages);
2328                 else
2329                         alike_pages = 0;
2330         }
2331
2332         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2333         if (!free_pages)
2334                 goto single_page;
2335
2336         /*
2337          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2338          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2339          */
2340         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2341                         page_group_by_mobility_disabled)
2342                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2343
2344         return;
2345
2346 single_page:
2347         area = &zone->free_area[current_order];
2348         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2353  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2354  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2355  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2356  */
2357 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2358                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2359 {
2360         int i;
2361         int fallback_mt;
2362
2363         if (area->nr_free == 0)
2364                 return -1;
2365
2366         *can_steal = false;
2367         for (i = 0;; i++) {
2368                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2369                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2370                         break;
2371
2372                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2373                         continue;
2374
2375                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2376                         *can_steal = true;
2377
2378                 if (!only_stealable)
2379                         return fallback_mt;
2380
2381                 if (*can_steal)
2382                         return fallback_mt;
2383         }
2384
2385         return -1;
2386 }
2387
2388 /*
2389  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2390  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2391  */
2392 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2393                                 unsigned int alloc_order)
2394 {
2395         int mt;
2396         unsigned long max_managed, flags;
2397
2398         /*
2399          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2400          * Check is race-prone but harmless.
2401          */
2402         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2403         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2404                 return;
2405
2406         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2407
2408         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2409         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2410                 goto out_unlock;
2411
2412         /* Yoink! */
2413         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2414         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2415             && !is_migrate_cma(mt)) {
2416                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2417                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2418                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2419         }
2420
2421 out_unlock:
2422         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2423 }
2424
2425 /*
2426  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2427  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2428  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2429  * to recover from than an OOM.
2430  *
2431  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2432  * pageblock is exhausted.
2433  */
2434 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2435                                                 bool force)
2436 {
2437         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2438         unsigned long flags;
2439         struct zoneref *z;
2440         struct zone *zone;
2441         struct page *page;
2442         int order;
2443         bool ret;
2444
2445         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2446                                                                 ac->nodemask) {
2447                 /*
2448                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2449                  * is really high.
2450                  */
2451                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2452                                         pageblock_nr_pages)
2453                         continue;
2454
2455                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2456                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2457                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2458
2459                         page = list_first_entry_or_null(
2460                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2461                                         struct page, lru);
2462                         if (!page)
2463                                 continue;
2464
2465                         /*
2466                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2467                          * we can counter several free pages in a pageblock
2468                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2469                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2470                          * adjust the count once.
2471                          */
2472                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2473                                 /*
2474                                  * It should never happen but changes to
2475                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2476                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2477                                  * while unreserving so be safe and watch for
2478                                  * underflows.
2479                                  */
2480                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2481                                                 pageblock_nr_pages,
2482                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2483                         }
2484
2485                         /*
2486                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2487                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2488                          * is doing the work and needs the pages. More
2489                          * importantly, if the block was always converted to
2490                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2491                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2492                          * may increase.
2493                          */
2494                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2495                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2496                                                                         NULL);
2497                         if (ret) {
2498                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2499                                 return ret;
2500                         }
2501                 }
2502                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2503         }
2504
2505         return false;
2506 }
2507
2508 /*
2509  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2510  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2511  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2512  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2513  *
2514  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2515  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2516  * condition simpler.
2517  */
2518 static __always_inline bool
2519 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2520                                                 unsigned int alloc_flags)
2521 {
2522         struct free_area *area;
2523         int current_order;
2524         int min_order = order;
2525         struct page *page;
2526         int fallback_mt;
2527         bool can_steal;
2528
2529         /*
2530          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2531          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2532          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2533          */
2534         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2535                 min_order = pageblock_order;
2536
2537         /*
2538          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2539          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2540          * would be too costly to do exactly.
2541          */
2542         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2543                                 --current_order) {
2544                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2545                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2546                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2547                 if (fallback_mt == -1)
2548                         continue;
2549
2550                 /*
2551                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2552                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2553                  * steal and split the smallest available page instead of the
2554                  * largest available page, because even if the next movable
2555                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2556                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2557                  */
2558                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2559                                         && current_order > order)
2560                         goto find_smallest;
2561
2562                 goto do_steal;
2563         }
2564
2565         return false;
2566
2567 find_smallest:
2568         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2569                                                         current_order++) {
2570                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2571                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2572                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2573                 if (fallback_mt != -1)
2574                         break;
2575         }
2576
2577         /*
2578          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2579          * when looking for the largest page.
2580          */
2581         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2582
2583 do_steal:
2584         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2585                                                         struct page, lru);
2586
2587         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2588                                                                 can_steal);
2589
2590         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2591                 start_migratetype, fallback_mt);
2592
2593         return true;
2594
2595 }
2596
2597 /*
2598  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2599  * Call me with the zone->lock already held.
2600  */
2601 static __always_inline struct page *
2602 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2603                                                 unsigned int alloc_flags)
2604 {
2605         struct page *page;
2606
2607 retry:
2608         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2609         if (unlikely(!page)) {
2610                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2611                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2612
2613                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2614                                                                 alloc_flags))
2615                         goto retry;
2616         }
2617
2618         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2619         return page;
2620 }
2621
2622 /*
2623  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2624  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2625  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2626  */
2627 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2628                         unsigned long count, struct list_head *list,
2629                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2630 {
2631         int i, alloced = 0;
2632
2633         spin_lock(&zone->lock);
2634         for (i = 0; i < count; ++i) {
2635                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2636                                                                 alloc_flags);
2637                 if (unlikely(page == NULL))
2638                         break;
2639
2640                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2641                         continue;
2642
2643                 /*
2644                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2645                  * physical page order. The page is added to the tail of
2646                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2647                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2648                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2649                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2650                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2651                  * pages are ordered properly.
2652                  */
2653                 list_add_tail(&page->lru, list);
2654                 alloced++;
2655                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2656                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2657                                               -(1 << order));
2658         }
2659
2660         /*
2661          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2662          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2663          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2664          * pages added to the pcp list.
2665          */
2666         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2667         spin_unlock(&zone->lock);
2668         return alloced;
2669 }
2670
2671 #ifdef CONFIG_NUMA
2672 /*
2673  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2674  * currently executing processor on remote nodes after they have
2675  * expired.
2676  *
2677  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2678  * a single processor.
2679  */
2680 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2681 {
2682         unsigned long flags;
2683         int to_drain, batch;
2684
2685         local_irq_save(flags);
2686         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2687         to_drain = min(pcp->count, batch);
2688         if (to_drain > 0)
2689                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2690         local_irq_restore(flags);
2691 }
2692 #endif
2693
2694 /*
2695  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2696  *
2697  * The processor must either be the current processor and the
2698  * thread pinned to the current processor or a processor that
2699  * is not online.
2700  */
2701 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2702 {
2703         unsigned long flags;
2704         struct per_cpu_pageset *pset;
2705         struct per_cpu_pages *pcp;
2706
2707         local_irq_save(flags);
2708         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2709
2710         pcp = &pset->pcp;
2711         if (pcp->count)
2712                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2713         local_irq_restore(flags);
2714 }
2715
2716 /*
2717  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2718  *
2719  * The processor must either be the current processor and the
2720  * thread pinned to the current processor or a processor that
2721  * is not online.
2722  */
2723 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2724 {
2725         struct zone *zone;
2726
2727         for_each_populated_zone(zone) {
2728                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2729         }
2730 }
2731
2732 /*
2733  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2734  *
2735  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2736  * the single zone's pages.
2737  */
2738 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2739 {
2740         int cpu = smp_processor_id();
2741
2742         if (zone)
2743                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2744         else
2745                 drain_pages(cpu);
2746 }
2747
2748 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2749 {
2750         struct pcpu_drain *drain;
2751
2752         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
2753
2754         /*
2755          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2756          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2757          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2758          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2759          * a different one.
2760          */
2761         preempt_disable();
2762         drain_local_pages(drain->zone);
2763         preempt_enable();
2764 }
2765
2766 /*
2767  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2768  *
2769  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2770  *
2771  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2772  */
2773 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2774 {
2775         int cpu;
2776
2777         /*
2778          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2779          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2780          */
2781         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2782
2783         /*
2784          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2785          * initialized.
2786          */
2787         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2788                 return;
2789
2790         /*
2791          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2792          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2793          * the drain to be complete when the call returns.
2794          */
2795         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2796                 if (!zone)
2797                         return;
2798                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2799         }
2800
2801         /*
2802          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2803          * as offline notification will cause the notified
2804          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2805          * disables preemption as part of its processing
2806          */
2807         for_each_online_cpu(cpu) {
2808                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2809                 struct zone *z;
2810                 bool has_pcps = false;
2811
2812                 if (zone) {
2813                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2814                         if (pcp->pcp.count)
2815                                 has_pcps = true;
2816                 } else {
2817                         for_each_populated_zone(z) {
2818                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2819                                 if (pcp->pcp.count) {
2820                                         has_pcps = true;
2821                                         break;
2822                                 }
2823                         }
2824                 }
2825
2826                 if (has_pcps)
2827                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2828                 else
2829                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2830         }
2831
2832         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2833                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2834
2835                 drain->zone = zone;
2836                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
2837                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
2838         }
2839         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2840                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
2841
2842         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2843 }
2844
2845 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2846
2847 /*
2848  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2849  */
2850 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2851
2852 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2853 {
2854         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2855         unsigned long flags;
2856         unsigned int order, t;
2857         struct page *page;
2858
2859         if (zone_is_empty(zone))
2860                 return;
2861
2862         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2863
2864         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2865         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2866                 if (pfn_valid(pfn)) {
2867                         page = pfn_to_page(pfn);
2868
2869                         if (!--page_count) {
2870                                 touch_nmi_watchdog();
2871                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2872                         }
2873
2874                         if (page_zone(page) != zone)
2875                                 continue;
2876
2877                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2878                                 swsusp_unset_page_free(page);
2879                 }
2880
2881         for_each_migratetype_order(order, t) {
2882                 list_for_each_entry(page,
2883                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2884                         unsigned long i;
2885
2886                         pfn = page_to_pfn(page);
2887                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2888                                 if (!--page_count) {
2889                                         touch_nmi_watchdog();
2890                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2891                                 }
2892                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2893                         }
2894                 }
2895         }
2896         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2897 }
2898 #endif /* CONFIG_PM */
2899
2900 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2901 {
2902         int migratetype;
2903
2904         if (!free_pcp_prepare(page))
2905                 return false;
2906
2907         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2908         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2909         return true;
2910 }
2911
2912 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2913 {
2914         struct zone *zone = page_zone(page);
2915         struct per_cpu_pages *pcp;
2916         int migratetype;
2917
2918         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2919         __count_vm_event(PGFREE);
2920
2921         /*
2922          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2923          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2924          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2925          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2926          * excessively into the page allocator
2927          */
2928         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2929                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2930                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2931                         return;
2932                 }
2933                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2934         }
2935
2936         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2937         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2938         pcp->count++;
2939         if (pcp->count >= pcp->high) {
2940                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2941                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2942         }
2943 }
2944
2945 /*
2946  * Free a 0-order page
2947  */
2948 void free_unref_page(struct page *page)
2949 {
2950         unsigned long flags;
2951         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2952
2953         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2954                 return;
2955
2956         local_irq_save(flags);
2957         free_unref_page_commit(page, pfn);
2958         local_irq_restore(flags);
2959 }
2960
2961 /*
2962  * Free a list of 0-order pages
2963  */
2964 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2965 {
2966         struct page *page, *next;
2967         unsigned long flags, pfn;
2968         int batch_count = 0;
2969
2970         /* Prepare pages for freeing */
2971         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2972                 pfn = page_to_pfn(page);
2973                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2974                         list_del(&page->lru);
2975                 set_page_private(page, pfn);
2976         }
2977
2978         local_irq_save(flags);
2979         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2980                 unsigned long pfn = page_private(page);
2981
2982                 set_page_private(page, 0);
2983                 trace_mm_page_free_batched(page);
2984                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2985
2986                 /*
2987                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2988                  * a large list of pages to free.
2989                  */
2990                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2991                         local_irq_restore(flags);
2992                         batch_count = 0;
2993                         local_irq_save(flags);
2994                 }
2995         }
2996         local_irq_restore(flags);
2997 }
2998
2999 /*
3000  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3001  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3002  * Each sub-page must be freed individually.
3003  *
3004  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3005  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3006  */
3007 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3008 {
3009         int i;
3010
3011         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3012         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3013
3014         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3015                 set_page_refcounted(page + i);
3016         split_page_owner(page, order);
3017 }
3018 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3019
3020 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3021 {
3022         unsigned long watermark;
3023         struct zone *zone;
3024         int mt;
3025
3026         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3027
3028         zone = page_zone(page);
3029         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3030
3031         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3032                 /*
3033                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3034                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3035                  * watermark, because we already know our high-order page
3036                  * exists.
3037                  */
3038                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3039                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3040                         return 0;
3041
3042                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3043         }
3044
3045         /* Remove page from free list */
3046         list_del(&page->lru);
3047         zone->free_area[order].nr_free--;
3048         rmv_page_order(page);
3049
3050         /*
3051          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3052          * pageblock
3053          */
3054         if (order >= pageblock_order - 1) {
3055                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3056                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3057                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3058                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3059                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3060                                 set_pageblock_migratetype(page,
3061                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3062                 }
3063         }
3064
3065
3066         return 1UL << order;
3067 }
3068
3069 /*
3070  * Update NUMA hit/miss statistics
3071  *
3072  * Must be called with interrupts disabled.
3073  */
3074 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
3075 {
3076 #ifdef CONFIG_NUMA
3077         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3078
3079         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3080         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3081                 return;
3082
3083         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3084                 local_stat = NUMA_OTHER;
3085
3086         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3087                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
3088         else {
3089                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
3090                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
3091         }
3092         __inc_numa_state(z, local_stat);
3093 #endif
3094 }
3095
3096 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3097 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3098                         unsigned int alloc_flags,
3099                         struct per_cpu_pages *pcp,
3100                         struct list_head *list)
3101 {
3102         struct page *page;
3103
3104         do {
3105                 if (list_empty(list)) {
3106                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3107                                         pcp->batch, list,
3108                                         migratetype, alloc_flags);
3109                         if (unlikely(list_empty(list)))
3110                                 return NULL;
3111                 }
3112
3113                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3114                 list_del(&page->lru);
3115                 pcp->count--;
3116         } while (check_new_pcp(page));
3117
3118         return page;
3119 }
3120
3121 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3122 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3123                         struct zone *zone, unsigned int order,
3124                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3125                         unsigned int alloc_flags)
3126 {
3127         struct per_cpu_pages *pcp;
3128         struct list_head *list;
3129         struct page *page;
3130         unsigned long flags;
3131
3132         local_irq_save(flags);
3133         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3134         list = &pcp->lists[migratetype];
3135         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3136         if (page) {
3137                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3138                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
3139         }
3140         local_irq_restore(flags);
3141         return page;
3142 }
3143
3144 /*
3145  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3146  */
3147 static inline
3148 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3149                         struct zone *zone, unsigned int order,
3150                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3151                         int migratetype)
3152 {
3153         unsigned long flags;
3154         struct page *page;
3155
3156         if (likely(order == 0)) {
3157                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3158                                 gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3159                 goto out;
3160         }
3161
3162         /*
3163          * We most definitely don't want callers attempting to
3164          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3165          */
3166         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3167         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3168
3169         do {
3170                 page = NULL;
3171                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3172                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3173                         if (page)
3174                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3175                 }
3176                 if (!page)
3177                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3178         } while (page && check_new_pages(page, order));
3179         spin_unlock(&zone->lock);
3180         if (!page)
3181                 goto failed;
3182         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3183                                   get_pcppage_migratetype(page));
3184
3185         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3186         zone_statistics(preferred_zone, zone);
3187         local_irq_restore(flags);
3188
3189 out:
3190         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3191         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3192                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3193                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3194         }
3195
3196         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3197         return page;
3198
3199 failed:
3200         local_irq_restore(flags);
3201         return NULL;
3202 }
3203
3204 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3205
3206 static struct {
3207         struct fault_attr attr;
3208
3209         bool ignore_gfp_highmem;
3210         bool ignore_gfp_reclaim;
3211         u32 min_order;
3212 } fail_page_alloc = {
3213         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3214         .ignore_gfp_reclaim = true,
3215         .ignore_gfp_highmem = true,
3216         .min_order = 1,
3217 };
3218
3219 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3220 {
3221         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3222 }
3223 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3224
3225 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3226 {
3227         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3228                 return false;
3229         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3230                 return false;
3231         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3232                 return false;
3233         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3234                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3235                 return false;
3236
3237         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3238 }
3239
3240 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3241
3242 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3243 {
3244         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3245         struct dentry *dir;
3246
3247         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3248                                         &fail_page_alloc.attr);
3249
3250         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3251                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3252         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3253                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3254         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3255
3256         return 0;
3257 }
3258
3259 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3260
3261 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3262
3263 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3264
3265 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3266 {
3267         return false;
3268 }
3269
3270 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3271
3272 static noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3273 {
3274         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3275 }
3276 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3277
3278 /*
3279  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3280  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3281  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3282  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3283  */
3284 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3285                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3286                          long free_pages)
3287 {
3288         long min = mark;
3289         int o;
3290         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3291
3292         /* free_pages may go negative - that's OK */
3293         free_pages -= (1 << order) - 1;
3294
3295         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3296                 min -= min / 2;
3297
3298         /*
3299          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3300          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3301          * atomic reserve but it avoids a search.
3302          */
3303         if (likely(!alloc_harder)) {
3304                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3305         } else {
3306                 /*
3307                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3308                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3309                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3310                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3311                  */
3312                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3313                         min -= min / 2;
3314                 else
3315                         min -= min / 4;
3316         }
3317
3318
3319 #ifdef CONFIG_CMA
3320         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3321         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3322                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3323 #endif
3324
3325         /*
3326          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3327          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3328          * even if a suitable page happened to be free.
3329          */
3330         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3331                 return false;
3332
3333         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3334         if (!order)
3335                 return true;
3336
3337         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3338         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3339                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3340                 int mt;
3341
3342                 if (!area->nr_free)
3343                         continue;
3344
3345                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3346                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3347                                 return true;
3348                 }
3349
3350 #ifdef CONFIG_CMA
3351                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3352                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3353                         return true;
3354                 }
3355 #endif
3356                 if (alloc_harder &&
3357                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3358                         return true;
3359         }
3360         return false;
3361 }
3362
3363 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3364                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3365 {
3366         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3367                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3368 }
3369
3370 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3371                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3372 {
3373         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3374         long cma_pages = 0;
3375
3376 #ifdef CONFIG_CMA
3377         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3378         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3379                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3380 #endif
3381
3382         /*
3383          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3384          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3385          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3386          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3387          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3388          */
3389         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3390                 return true;
3391
3392         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3393                                         free_pages);
3394 }
3395
3396 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3397                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3398 {
3399         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3400
3401         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3402                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3403
3404         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3405                                                                 free_pages);
3406 }
3407
3408 #ifdef CONFIG_NUMA
3409 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3410 {
3411         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3412                                 RECLAIM_DISTANCE;
3413 }
3414 #else   /* CONFIG_NUMA */
3415 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3416 {
3417         return true;
3418 }
3419 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3420
3421 /*
3422  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3423  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3424  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3425  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3426  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3427  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3428  */
3429 static inline unsigned int
3430 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3431 {
3432         unsigned int alloc_flags = 0;
3433
3434         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3435                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
3436
3437 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3438         if (!zone)
3439                 return alloc_flags;
3440
3441         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3442                 return alloc_flags;
3443
3444         /*
3445          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3446          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3447          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3448          */
3449         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3450         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3451                 return alloc_flags;
3452
3453         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
3454 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3455         return alloc_flags;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3460  * a page.
3461  */
3462 static struct page *
3463 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3464                                                 const struct alloc_context *ac)
3465 {
3466         struct zoneref *z;
3467         struct zone *zone;
3468         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3469         bool no_fallback;
3470
3471 retry:
3472         /*
3473          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3474          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3475          */
3476         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3477         z = ac->preferred_zoneref;
3478         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3479                                                                 ac->nodemask) {
3480                 struct page *page;
3481                 unsigned long mark;
3482
3483                 if (cpusets_enabled() &&
3484                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3485                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3486                                 continue;
3487                 /*
3488                  * When allocating a page cache page for writing, we
3489                  * want to get it from a node that is within its dirty
3490                  * limit, such that no single node holds more than its
3491                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3492                  * The dirty limits take into account the node's
3493                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3494                  * should be able to balance it without having to
3495                  * write pages from its LRU list.
3496                  *
3497                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3498                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3499                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3500                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3501                  * nodes are together not big enough to reach the
3502                  * global limit.  The proper fix for these situations
3503                  * will require awareness of nodes in the
3504                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3505                  */
3506                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3507                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3508                                 continue;
3509
3510                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3511                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3512                                 continue;
3513                         }
3514                 }
3515
3516                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3517                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3518                         int local_nid;
3519
3520                         /*
3521                          * If moving to a remote node, retry but allow
3522                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3523                          * than fragmentation avoidance.
3524                          */
3525                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3526                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3527                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3528                                 goto retry;
3529                         }
3530                 }
3531
3532                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
3533                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3534                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3535                         int ret;
3536
3537 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3538                         /*
3539                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
3540                          * grow this zone if it contains deferred pages.
3541                          */
3542                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3543                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3544                                         goto try_this_zone;
3545                         }
3546 #endif
3547                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3548                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3549                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3550                                 goto try_this_zone;
3551
3552                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3553                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3554                                 continue;
3555
3556                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3557                         switch (ret) {
3558                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3559                                 /* did not scan */
3560                                 continue;
3561                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3562                                 /* scanned but unreclaimable */
3563                                 continue;
3564                         default:
3565                                 /* did we reclaim enough */
3566                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3567                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3568                                         goto try_this_zone;
3569
3570                                 continue;
3571                         }
3572                 }
3573
3574 try_this_zone:
3575                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3576                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3577                 if (page) {
3578                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3579
3580                         /*
3581                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3582                          * if the pageblock should be reserved for the future
3583                          */
3584                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3585                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3586
3587                         return page;
3588                 } else {
3589 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3590                         /* Try again if zone has deferred pages */
3591                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3592                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3593                                         goto try_this_zone;
3594                         }
3595 #endif
3596                 }
3597         }
3598
3599         /*
3600          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
3601          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
3602          */
3603         if (no_fallback) {
3604                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3605                 goto retry;
3606         }
3607
3608         return NULL;
3609 }
3610
3611 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3612 {
3613         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3614         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3615
3616         if (!__ratelimit(&show_mem_rs))
3617                 return;
3618
3619         /*
3620          * This documents exceptions given to allocations in certain
3621          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3622          * of allowed nodes.
3623          */
3624         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3625                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3626                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3627                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3628         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3629                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3630
3631         show_mem(filter, nodemask);
3632 }
3633
3634 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3635 {
3636         struct va_format vaf;
3637         va_list args;
3638         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3639                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3640
3641         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3642                 return;
3643
3644         va_start(args, fmt);
3645         vaf.fmt = fmt;
3646         vaf.va = &args;
3647         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
3648                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3649                         nodemask_pr_args(nodemask));
3650         va_end(args);
3651
3652         cpuset_print_current_mems_allowed();
3653         pr_cont("\n");
3654         dump_stack();
3655         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3656 }
3657
3658 static inline struct page *
3659 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3660                               unsigned int alloc_flags,
3661                               const struct alloc_context *ac)
3662 {
3663         struct page *page;
3664
3665         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3666                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3667         /*
3668          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3669          * are depleted
3670          */
3671         if (!page)
3672                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3673                                 alloc_flags, ac);
3674
3675         return page;
3676 }
3677
3678 static inline struct page *
3679 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3680         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3681 {
3682         struct oom_control oc = {
3683                 .zonelist = ac->zonelist,
3684                 .nodemask = ac->nodemask,
3685                 .memcg = NULL,
3686                 .gfp_mask = gfp_mask,
3687                 .order = order,
3688         };
3689         struct page *page;
3690
3691         *did_some_progress = 0;
3692
3693         /*
3694          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3695          * making progress for us.
3696          */
3697         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3698                 *did_some_progress = 1;
3699                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3700                 return NULL;
3701         }
3702
3703         /*
3704          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3705          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3706          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3707          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3708          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3709          */
3710         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3711                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3712                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3713         if (page)
3714                 goto out;
3715
3716         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3717         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3718                 goto out;
3719         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3720         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3721                 goto out;
3722         /*
3723          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3724          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3725          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3726          * fallback than shooting a random task.
3727          */
3728         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3729                 goto out;
3730         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3731         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3732                 goto out;
3733         if (pm_suspended_storage())
3734                 goto out;
3735         /*
3736          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3737          * other request to make a forward progress.
3738          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3739          * do much for this context but let's try it to at least get
3740          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3741          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3742          * failures more gracefully we should just bail out here.
3743          */
3744
3745         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3746         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3747                 goto out;
3748
3749         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3750         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3751                 *did_some_progress = 1;
3752
3753                 /*
3754                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3755                  * reserves
3756                  */
3757                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3758                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3759                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3760         }
3761 out:
3762         mutex_unlock(&oom_lock);
3763         return page;
3764 }
3765
3766 /*
3767  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3768  * killer is consider as the only way to move forward.
3769  */
3770 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3771
3772 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3773 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3774 static struct page *
3775 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3776                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3777                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3778 {
3779         struct page *page = NULL;
3780         unsigned long pflags;
3781         unsigned int noreclaim_flag;
3782
3783         if (!order)
3784                 return NULL;
3785
3786         psi_memstall_enter(&pflags);
3787         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3788
3789         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3790                                                                 prio, &page);
3791
3792         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3793         psi_memstall_leave(&pflags);
3794
3795         /*
3796          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3797          * count a compaction stall
3798          */
3799         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3800
3801         /* Prep a captured page if available */
3802         if (page)
3803                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3804
3805         /* Try get a page from the freelist if available */
3806         if (!page)
3807                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3808
3809         if (page) {
3810                 struct zone *zone = page_zone(page);
3811
3812                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3813                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3814                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3815                 return page;
3816         }
3817
3818         /*
3819          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3820          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3821          */
3822         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3823
3824         cond_resched();
3825
3826         return NULL;
3827 }
3828
3829 static inline bool
3830 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3831                      enum compact_result compact_result,
3832                      enum compact_priority *compact_priority,
3833                      int *compaction_retries)
3834 {
3835         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3836         int min_priority;
3837         bool ret = false;
3838         int retries = *compaction_retries;
3839         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3840
3841         if (!order)
3842                 return false;
3843
3844         if (compaction_made_progress(compact_result))
3845                 (*compaction_retries)++;
3846
3847         /*
3848          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3849          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3850          * failure could be caused by insufficient priority
3851          */
3852         if (compaction_failed(compact_result))
3853                 goto check_priority;
3854
3855         /*
3856          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3857          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3858          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3859          * compaction.
3860          */
3861         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3862                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3863                 goto out;
3864         }
3865
3866         /*
3867          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3868          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3869          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3870          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3871          * would need much more detailed feedback from compaction to
3872          * make a better decision.
3873          */
3874         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3875                 max_retries /= 4;
3876         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3877                 ret = true;
3878                 goto out;
3879         }
3880
3881         /*
3882          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3883          * all retries or failed at the lower priorities.
3884          */
3885 check_priority:
3886         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3887                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3888
3889         if (*compact_priority > min_priority) {
3890                 (*compact_priority)--;
3891                 *compaction_retries = 0;
3892                 ret = true;
3893         }
3894 out:
3895         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3896         return ret;
3897 }
3898 #else
3899 static inline struct page *
3900 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3901                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3902                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3903 {
3904         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3905         return NULL;
3906 }
3907
3908 static inline bool
3909 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3910                      enum compact_result compact_result,
3911                      enum compact_priority *compact_priority,
3912                      int *compaction_retries)
3913 {
3914         struct zone *zone;
3915         struct zoneref *z;
3916
3917         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3918                 return false;
3919
3920         /*
3921          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3922          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3923          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3924          * watermarks are OK.
3925          */
3926         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3927                                         ac->nodemask) {
3928                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3929                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3930                         return true;
3931         }
3932         return false;
3933 }
3934 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3935
3936 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3937 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3938         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3939
3940 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3941 {
3942         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3943
3944         /* no reclaim without waiting on it */
3945         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3946                 return false;
3947
3948         /* this guy won't enter reclaim */
3949         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3950                 return false;
3951
3952         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3953         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3954                 return false;
3955
3956         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3957                 return false;
3958
3959         return true;
3960 }
3961
3962 void __fs_reclaim_acquire(void)
3963 {
3964         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3965 }
3966
3967 void __fs_reclaim_release(void)
3968 {
3969         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3970 }
3971
3972 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3973 {
3974         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3975                 __fs_reclaim_acquire();
3976 }
3977 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3978
3979 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3980 {
3981         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3982                 __fs_reclaim_release();
3983 }
3984 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3985 #endif
3986
3987 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3988 static int
3989 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3990                                         const struct alloc_context *ac)
3991 {
3992         struct reclaim_state reclaim_state;
3993         int progress;
3994         unsigned int noreclaim_flag;
3995         unsigned long pflags;
3996
3997         cond_resched();
3998
3999         /* We now go into synchronous reclaim */
4000         cpuset_memory_pressure_bump();
4001         psi_memstall_enter(&pflags);
4002         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4003         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4004         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4005         current->reclaim_state = &reclaim_state;
4006
4007         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4008                                                                 ac->nodemask);
4009
4010         current->reclaim_state = NULL;
4011         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4012         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4013         psi_memstall_leave(&pflags);
4014
4015         cond_resched();
4016
4017         return progress;
4018 }
4019
4020 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4021 static inline struct page *
4022 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4023                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4024                 unsigned long *did_some_progress)
4025 {
4026         struct page *page = NULL;
4027         bool drained = false;
4028
4029         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4030         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4031                 return NULL;
4032
4033 retry:
4034         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4035
4036         /*
4037          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4038          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4039          * Shrink them them and try again
4040          */
4041         if (!page && !drained) {
4042                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4043                 drain_all_pages(NULL);
4044                 drained = true;
4045                 goto retry;
4046         }
4047
4048         return page;
4049 }
4050
4051 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4052                              const struct alloc_context *ac)
4053 {
4054         struct zoneref *z;
4055         struct zone *zone;
4056         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4057         enum zone_type high_zoneidx = ac->high_zoneidx;
4058
4059         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, high_zoneidx,
4060                                         ac->nodemask) {
4061                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4062                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, high_zoneidx);
4063                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4064         }
4065 }
4066
4067 static inline unsigned int
4068 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4069 {
4070         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4071
4072         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
4073         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4074
4075         /*
4076          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4077          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4078          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4079          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4080          */
4081         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
4082
4083         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4084                 /*
4085                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4086                  * if it can't schedule.
4087                  */
4088                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4089                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4090                 /*
4091                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4092                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4093                  */
4094                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4095         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4096                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4097
4098         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4099                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
4100
4101 #ifdef CONFIG_CMA
4102         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4103                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4104 #endif
4105         return alloc_flags;
4106 }
4107
4108 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4109 {
4110         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4111                 return false;
4112
4113         /*
4114          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4115          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4116          */
4117         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4118                 return false;
4119
4120         return true;
4121 }
4122
4123 /*
4124  * Distinguish requests which really need access to full memory
4125  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4126  */
4127 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4128 {
4129         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4130                 return 0;
4131         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4132                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4133         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4134                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4135         if (!in_interrupt()) {
4136                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4137                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4138                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4139                         return ALLOC_OOM;
4140         }
4141
4142         return 0;
4143 }
4144
4145 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4146 {
4147         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4148 }
4149
4150 /*
4151  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4152  * for the given allocation request.
4153  *
4154  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4155  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4156  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4157  *
4158  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4159  */
4160 static inline bool
4161 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4162                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4163                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4164 {
4165         struct zone *zone;
4166         struct zoneref *z;
4167         bool ret = false;
4168
4169         /*
4170          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4171          * their order will become available due to high fragmentation so
4172          * always increment the no progress counter for them
4173          */
4174         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4175                 *no_progress_loops = 0;
4176         else
4177                 (*no_progress_loops)++;
4178
4179         /*
4180          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4181          * several times in the row.
4182          */
4183         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4184                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4185                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4186         }
4187
4188         /*
4189          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4190          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4191          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4192          * screwed and have to go OOM.
4193          */
4194         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
4195                                         ac->nodemask) {
4196                 unsigned long available;
4197                 unsigned long reclaimable;
4198                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4199                 bool wmark;
4200
4201                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4202                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4203
4204                 /*
4205                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4206                  * reclaimable pages?
4207                  */
4208                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4209                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
4210                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4211                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4212                 if (wmark) {
4213                         /*
4214                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4215                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4216                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4217                          * prevent from pre mature OOM
4218                          */
4219                         if (!did_some_progress) {
4220                                 unsigned long write_pending;
4221
4222                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4223                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4224
4225                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4226                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4227                                         return true;
4228                                 }
4229                         }
4230
4231                         ret = true;
4232                         goto out;
4233                 }
4234         }
4235
4236 out:
4237         /*
4238          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4239          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4240          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4241          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4242          * here rather than calling cond_resched().
4243          */
4244         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4245                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4246         else
4247                 cond_resched();
4248         return ret;
4249 }
4250
4251 static inline bool
4252 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4253 {
4254         /*
4255          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4256          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4257          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4258          * such a way the check therein was true, and then it became false
4259          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4260          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4261          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4262          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4263          * caller can deal with a violated nodemask.
4264          */
4265         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4266                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4267                 ac->nodemask = NULL;
4268                 return true;
4269         }
4270
4271         /*
4272          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4273          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4274          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4275          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4276          * retry.
4277          */
4278         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4279                 return true;
4280
4281         return false;
4282 }
4283
4284 static inline struct page *
4285 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4286                                                 struct alloc_context *ac)
4287 {
4288         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4289         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4290         struct page *page = NULL;
4291         unsigned int alloc_flags;
4292         unsigned long did_some_progress;
4293         enum compact_priority compact_priority;
4294         enum compact_result compact_result;
4295         int compaction_retries;
4296         int no_progress_loops;
4297         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4298         int reserve_flags;
4299
4300         /*
4301          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4302          * callers that are not in atomic context.
4303          */
4304         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4305                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4306                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4307
4308 retry_cpuset:
4309         compaction_retries = 0;
4310         no_progress_loops = 0;
4311         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4312         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4313
4314         /*
4315          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4316          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4317          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4318          */
4319         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4320
4321         /*
4322          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4323          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4324          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4325          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4326          */
4327         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4328                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4329         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4330                 goto nopage;
4331
4332         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4333                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4334
4335         /*
4336          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4337          * that first
4338          */
4339         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4340         if (page)
4341                 goto got_pg;
4342
4343         /*
4344          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4345          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4346          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4347          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4348          * same migratetype.
4349          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4350          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4351          */
4352         if (can_direct_reclaim &&
4353                         (costly_order ||
4354                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4355                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4356                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4357                                                 alloc_flags, ac,
4358                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4359                                                 &compact_result);
4360                 if (page)
4361                         goto got_pg;
4362
4363                 /*
4364                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4365                  * includes THP page fault allocations
4366                  */
4367                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4368                         /*
4369                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4370                          * it is because sync compaction recently failed. If
4371                          * this is the case and the caller requested a THP
4372                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4373                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4374                          * direct reclaim.
4375                          */
4376                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4377                                 goto nopage;
4378
4379                         /*
4380                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4381                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4382                          * using async compaction.
4383                          */
4384                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4385                 }
4386         }
4387
4388 retry:
4389         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4390         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4391                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4392
4393         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4394         if (reserve_flags)
4395                 alloc_flags = reserve_flags;
4396
4397         /*
4398          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4399          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4400          * user oriented.
4401          */
4402         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4403                 ac->nodemask = NULL;
4404                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4405                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4406         }
4407
4408         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4409         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4410         if (page)
4411                 goto got_pg;
4412
4413         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4414         if (!can_direct_reclaim)
4415                 goto nopage;
4416
4417         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4418         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4419                 goto nopage;
4420
4421         /* Try direct reclaim and then allocating */
4422         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4423                                                         &did_some_progress);
4424         if (page)
4425                 goto got_pg;
4426
4427         /* Try direct compaction and then allocating */
4428         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4429                                         compact_priority, &compact_result);
4430         if (page)
4431                 goto got_pg;
4432
4433         /* Do not loop if specifically requested */
4434         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4435                 goto nopage;
4436
4437         /*
4438          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4439          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4440          */
4441         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4442                 goto nopage;
4443
4444         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4445                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4446                 goto retry;
4447
4448         /*
4449          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4450          * reclaim is not able to make any progress because the current
4451          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4452          * of free memory (see __compaction_suitable)
4453          */
4454         if (did_some_progress > 0 &&
4455                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4456                                 compact_result, &compact_priority,
4457                                 &compaction_retries))
4458                 goto retry;
4459
4460
4461         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4462         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4463                 goto retry_cpuset;
4464
4465         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4466         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4467         if (page)
4468                 goto got_pg;
4469
4470         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4471         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4472             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4473              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4474                 goto nopage;
4475
4476         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4477         if (did_some_progress) {
4478                 no_progress_loops = 0;
4479                 goto retry;
4480         }
4481
4482 nopage:
4483         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4484         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4485                 goto retry_cpuset;
4486
4487         /*
4488          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4489          * we always retry
4490          */
4491         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4492                 /*
4493                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4494                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4495                  */
4496                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4497                         goto fail;
4498
4499                 /*
4500                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4501                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4502                  * for somebody to do a work for us
4503                  */
4504                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4505
4506                 /*
4507                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4508                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4509                  * so that we can identify them and convert them to something
4510                  * else.
4511                  */
4512                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4513
4514                 /*
4515                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4516                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4517                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4518                  * the situation worse
4519                  */
4520                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4521                 if (page)
4522                         goto got_pg;
4523
4524                 cond_resched();
4525                 goto retry;
4526         }
4527 fail:
4528         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4529                         "page allocation failure: order:%u", order);
4530 got_pg:
4531         return page;
4532 }
4533
4534 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4535                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4536                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4537                 unsigned int *alloc_flags)
4538 {
4539         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4540         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4541         ac->nodemask = nodemask;
4542         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4543
4544         if (cpusets_enabled()) {
4545                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4546                 if (!ac->nodemask)
4547                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4548                 else
4549                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4550         }
4551
4552         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4553         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4554
4555         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4556
4557         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4558                 return false;
4559
4560         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4561                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4562
4563         return true;
4564 }
4565
4566 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4567 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask, struct alloc_context *ac)
4568 {
4569         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4570         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4571
4572         /*
4573          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4574          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4575          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4576          */
4577         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4578                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4579 }
4580
4581 /*
4582  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4583  */
4584 struct page *
4585 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4586                                                         nodemask_t *nodemask)
4587 {
4588         struct page *page;
4589         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4590         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4591         struct alloc_context ac = { };
4592
4593         /*
4594          * There are several places where we assume that the order value is sane
4595          * so bail out early if the request is out of bound.
4596          */
4597         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
4598                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
4599                 return NULL;
4600         }
4601
4602         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4603         alloc_mask = gfp_mask;
4604         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4605                 return NULL;
4606
4607         finalise_ac(gfp_mask, &ac);
4608
4609         /*
4610          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
4611          * memory until all local zones are considered.
4612          */
4613         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp_mask);
4614
4615         /* First allocation attempt */
4616         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4617         if (likely(page))
4618                 goto out;
4619
4620         /*
4621          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4622          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4623          * from a particular context which has been marked by
4624          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4625          */
4626         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4627         ac.spread_dirty_pages = false;
4628
4629         /*
4630          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4631          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4632          */
4633         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4634                 ac.nodemask = nodemask;
4635
4636         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4637
4638 out:
4639         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4640             unlikely(__memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4641                 __free_pages(page, order);
4642                 page = NULL;
4643         }
4644
4645         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4646
4647         return page;
4648 }
4649 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4650
4651 /*
4652  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
4653  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
4654  * you need to access high mem.
4655  */
4656 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4657 {
4658         struct page *page;
4659
4660         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
4661         if (!page)
4662                 return 0;
4663         return (unsigned long) page_address(page);
4664 }
4665 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4666
4667 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4668 {
4669         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4670 }
4671 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4672
4673 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
4674 {
4675         if (order == 0)         /* Via pcp? */
4676                 free_unref_page(page);
4677         else
4678                 __free_pages_ok(page, order);
4679 }
4680
4681 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4682 {
4683         if (put_page_testzero(page))
4684                 free_the_page(page, order);
4685 }
4686 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4687
4688 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4689 {
4690         if (addr != 0) {
4691                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4692                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4693         }
4694 }
4695
4696 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4697
4698 /*
4699  * Page Fragment:
4700  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4701  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4702  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4703  *
4704  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4705  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4706  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4707  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4708  */
4709 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4710                                              gfp_t gfp_mask)
4711 {
4712         struct page *page = NULL;
4713         gfp_t gfp = gfp_mask;
4714
4715 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4716         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4717                     __GFP_NOMEMALLOC;
4718         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4719                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4720         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4721 #endif
4722         if (unlikely(!page))
4723                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4724
4725         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4726
4727         return page;
4728 }
4729
4730 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4731 {
4732         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4733
4734         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
4735                 free_the_page(page, compound_order(page));
4736 }
4737 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4738
4739 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4740                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4741 {
4742         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4743         struct page *page;
4744         int offset;
4745
4746         if (unlikely(!nc->va)) {
4747 refill:
4748                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4749                 if (!page)
4750                         return NULL;
4751
4752 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4753                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4754                 size = nc->size;
4755 #endif
4756                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4757                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4758                  */
4759                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
4760
4761                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4762                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4763                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4764                 nc->offset = size;
4765         }
4766
4767         offset = nc->offset - fragsz;
4768         if (unlikely(offset < 0)) {
4769                 page = virt_to_page(nc->va);
4770
4771                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4772                         goto refill;
4773
4774 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4775                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4776                 size = nc->size;
4777 #endif
4778                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4779                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
4780
4781                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4782                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4783                 offset = size - fragsz;
4784         }
4785
4786         nc->pagecnt_bias--;
4787         nc->offset = offset;
4788
4789         return nc->va + offset;
4790 }
4791 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4792
4793 /*
4794  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4795  */
4796 void page_frag_free(void *addr)
4797 {
4798         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4799
4800         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4801                 free_the_page(page, compound_order(page));
4802 }
4803 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4804
4805 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4806                 size_t size)
4807 {
4808         if (addr) {
4809                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4810                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4811
4812                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4813                 while (used < alloc_end) {
4814                         free_page(used);
4815                         used += PAGE_SIZE;
4816                 }
4817         }
4818         return (void *)addr;
4819 }
4820
4821 /**
4822  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4823  * @size: the number of bytes to allocate
4824  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4825  *
4826  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4827  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4828  * allocate memory in power-of-two pages.
4829  *
4830  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4831  *
4832  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4833  *
4834  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4835  */
4836 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4837 {
4838         unsigned int order = get_order(size);
4839         unsigned long addr;
4840
4841         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4842         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4843 }
4844 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4845
4846 /**
4847  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4848  *                         pages on a node.
4849  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4850  * @size: the number of bytes to allocate
4851  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4852  *
4853  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4854  * back.
4855  *
4856  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4857  */
4858 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4859 {
4860         unsigned int order = get_order(size);
4861         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4862         if (!p)
4863                 return NULL;
4864         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4865 }
4866
4867 /**
4868  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4869  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4870  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4871  *
4872  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4873  */
4874 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4875 {
4876         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4877         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4878
4879         while (addr < end) {
4880                 free_page(addr);
4881                 addr += PAGE_SIZE;
4882         }
4883 }
4884 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4885
4886 /**
4887  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4888  * @offset: The zone index of the highest zone
4889  *
4890  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
4891  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4892  * zone, the number of pages is calculated as:
4893  *
4894  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4895  *
4896  * Return: number of pages beyond high watermark.
4897  */
4898 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4899 {
4900         struct zoneref *z;
4901         struct zone *zone;
4902
4903         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4904         unsigned long sum = 0;
4905
4906         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4907
4908         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4909                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
4910                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4911                 if (size > high)
4912                         sum += size - high;
4913         }
4914
4915         return sum;
4916 }
4917
4918 /**
4919  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4920  *
4921  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4922  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4923  *
4924  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
4925  * ZONE_NORMAL.
4926  */
4927 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4928 {
4929         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4930 }
4931 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4932
4933 /**
4934  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4935  *
4936  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4937  * high watermark within all zones.
4938  *
4939  * Return: number of pages beyond high watermark within all zones.
4940  */
4941 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4942 {
4943         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4944 }
4945
4946 static inline void show_node(struct zone *zone)
4947 {
4948         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4949                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4950 }
4951
4952 long si_mem_available(void)
4953 {
4954         long available;
4955         unsigned long pagecache;
4956         unsigned long wmark_low = 0;
4957         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4958         unsigned long reclaimable;
4959         struct zone *zone;
4960         int lru;
4961
4962         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4963                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4964
4965         for_each_zone(zone)
4966                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
4967
4968         /*
4969          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4970          * without causing swapping.
4971          */
4972         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4973
4974         /*
4975          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4976          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4977          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4978          */
4979         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4980         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4981         available += pagecache;
4982
4983         /*
4984          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
4985          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
4986          * low watermark.
4987          */
4988         reclaimable = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
4989                         global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
4990         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
4991
4992         if (available < 0)
4993                 available = 0;
4994         return available;
4995 }
4996 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4997
4998 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4999 {
5000         val->totalram = totalram_pages();
5001         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5002         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5003         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5004         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5005         val->freehigh = nr_free_highpages();
5006         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5007 }
5008
5009 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5010
5011 #ifdef CONFIG_NUMA
5012 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5013 {
5014         int zone_type;          /* needs to be signed */
5015         unsigned long managed_pages = 0;
5016         unsigned long managed_highpages = 0;
5017         unsigned long free_highpages = 0;
5018         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5019
5020         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5021                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5022         val->totalram = managed_pages;
5023         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5024         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5025 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5026         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5027                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5028
5029                 if (is_highmem(zone)) {
5030                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5031                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5032                 }
5033         }
5034         val->totalhigh = managed_highpages;
5035         val->freehigh = free_highpages;
5036 #else
5037         val->totalhigh = managed_highpages;
5038         val->freehigh = free_highpages;
5039 #endif
5040         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5041 }
5042 #endif
5043
5044 /*
5045  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5046  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5047  */
5048 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5049 {
5050         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5051                 return false;
5052
5053         /*
5054          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5055          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5056          * have to be precise here.
5057          */
5058         if (!nodemask)
5059                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5060
5061         return !node_isset(nid, *nodemask);
5062 }
5063
5064 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5065
5066 static void show_migration_types(unsigned char type)
5067 {
5068         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5069                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5070                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5071                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5072                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5073 #ifdef CONFIG_CMA
5074                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5075 #endif
5076 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5077                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5078 #endif
5079         };
5080         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5081         char *p = tmp;
5082         int i;
5083
5084         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5085                 if (type & (1 << i))
5086                         *p++ = types[i];
5087         }
5088
5089         *p = '\0';
5090         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5091 }
5092
5093 /*
5094  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5095  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5096  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5097  *
5098  * Bits in @filter:
5099  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5100  *   cpuset.
5101  */
5102 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5103 {
5104         unsigned long free_pcp = 0;
5105         int cpu;
5106         struct zone *zone;
5107         pg_data_t *pgdat;
5108
5109         for_each_populated_zone(zone) {
5110                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5111                         continue;
5112
5113                 for_each_online_cpu(cpu)
5114                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5115         }
5116
5117         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5118                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5119                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
5120                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5121                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5122                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5123                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5124                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5125                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5126                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5127                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5128                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5129                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5130                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5131                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5132                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
5133                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
5134                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
5135                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5136                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5137                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
5138                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5139                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5140                 free_pcp,
5141                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5142
5143         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5144                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5145                         continue;
5146
5147                 printk("Node %d"
5148                         " active_anon:%lukB"
5149                         " inactive_anon:%lukB"
5150                         " active_file:%lukB"
5151                         " inactive_file:%lukB"
5152                         " unevictable:%lukB"
5153                         " isolated(anon):%lukB"
5154                         " isolated(file):%lukB"
5155                         " mapped:%lukB"
5156                         " dirty:%lukB"
5157                         " writeback:%lukB"
5158                         " shmem:%lukB"
5159 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5160                         " shmem_thp: %lukB"
5161                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5162                         " anon_thp: %lukB"
5163 #endif
5164                         " writeback_tmp:%lukB"
5165                         " unstable:%lukB"
5166                         " all_unreclaimable? %s"
5167                         "\n",
5168                         pgdat->node_id,
5169                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5170                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5171                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5172                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5173                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5174                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5175                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5176                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5177                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5178                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5179                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5180 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5181                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5182                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
5183                                         * HPAGE_PMD_NR),
5184                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5185 #endif
5186                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5187                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
5188                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5189                                 "yes" : "no");
5190         }
5191
5192         for_each_populated_zone(zone) {
5193                 int i;
5194
5195                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5196                         continue;
5197
5198                 free_pcp = 0;
5199                 for_each_online_cpu(cpu)
5200                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5201
5202                 show_node(zone);
5203                 printk(KERN_CONT
5204                         "%s"
5205                         " free:%lukB"
5206                         " min:%lukB"
5207                         " low:%lukB"
5208                         " high:%lukB"
5209                         " active_anon:%lukB"
5210                         " inactive_anon:%lukB"
5211                         " active_file:%lukB"
5212                         " inactive_file:%lukB"
5213                         " unevictable:%lukB"
5214                         " writepending:%lukB"
5215                         " present:%lukB"
5216                         " managed:%lukB"
5217                         " mlocked:%lukB"
5218                         " kernel_stack:%lukB"
5219                         " pagetables:%lukB"
5220                         " bounce:%lukB"
5221                         " free_pcp:%lukB"
5222                         " local_pcp:%ukB"
5223                         " free_cma:%lukB"
5224                         "\n",
5225                         zone->name,
5226                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5227                         K(min_wmark_pages(zone)),
5228                         K(low_wmark_pages(zone)),
5229                         K(high_wmark_pages(zone)),
5230                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5231                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5232                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5233                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5234                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5235                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5236                         K(zone->present_pages),
5237                         K(zone_managed_pages(zone)),
5238                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5239                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
5240                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
5241                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5242                         K(free_pcp),
5243                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
5244                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5245                 printk("lowmem_reserve[]:");
5246                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5247                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5248                 printk(KERN_CONT "\n");
5249         }
5250
5251         for_each_populated_zone(zone) {
5252                 unsigned int order;
5253                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5254                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5255
5256                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5257                         continue;
5258                 show_node(zone);
5259                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5260
5261                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5262                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5263                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5264                         int type;
5265
5266                         nr[order] = area->nr_free;
5267                         total += nr[order] << order;
5268
5269                         types[order] = 0;
5270                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5271                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
5272                                         types[order] |= 1 << type;
5273                         }
5274                 }
5275                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5276                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5277                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5278                                nr[order], K(1UL) << order);
5279                         if (nr[order])
5280                                 show_migration_types(types[order]);
5281                 }
5282                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5283         }
5284
5285         hugetlb_show_meminfo();
5286
5287         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5288
5289         show_swap_cache_info();
5290 }
5291
5292 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5293 {
5294         zoneref->zone = zone;
5295         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5296 }
5297
5298 /*
5299  * Builds allocation fallback zone lists.
5300  *
5301  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5302  */
5303 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5304 {
5305         struct zone *zone;
5306         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5307         int nr_zones = 0;
5308
5309         do {
5310                 zone_type--;
5311                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5312                 if (managed_zone(zone)) {
5313                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5314                         check_highest_zone(zone_type);
5315                 }
5316         } while (zone_type);
5317
5318         return nr_zones;
5319 }
5320
5321 #ifdef CONFIG_NUMA
5322
5323 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5324 {
5325         /*
5326          * We used to support different zonlists modes but they turned
5327          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5328          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5329          * not fail it silently
5330          */
5331         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5332                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5333                 return -EINVAL;
5334         }
5335         return 0;
5336 }
5337
5338 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
5339 {
5340         if (!s)
5341                 return 0;
5342
5343         return __parse_numa_zonelist_order(s);
5344 }
5345 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
5346
5347 char numa_zonelist_order[] = "Node";
5348
5349 /*
5350  * sysctl handler for numa_zonelist_order
5351  */
5352 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
5353                 void __user *buffer, size_t *length,
5354                 loff_t *ppos)
5355 {
5356         char *str;
5357         int ret;
5358
5359         if (!write)
5360                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
5361         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
5362         if (IS_ERR(str))
5363                 return PTR_ERR(str);
5364
5365         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
5366         kfree(str);
5367         return ret;
5368 }
5369
5370
5371 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
5372 static int node_load[MAX_NUMNODES];
5373
5374 /**
5375  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
5376  * @node: node whose fallback list we're appending
5377  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
5378  *
5379  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5380  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5381  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5382  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5383  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5384  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5385  * on them otherwise.
5386  *
5387  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
5388  */
5389 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5390 {
5391         int n, val;
5392         int min_val = INT_MAX;
5393         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5394         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5395
5396         /* Use the local node if we haven't already */
5397         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5398                 node_set(node, *used_node_mask);
5399                 return node;
5400         }
5401
5402         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5403
5404                 /* Don't want a node to appear more than once */
5405                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5406                         continue;
5407
5408                 /* Use the distance array to find the distance */
5409                 val = node_distance(node, n);
5410
5411                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5412                 val += (n < node);
5413
5414                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5415                 tmp = cpumask_of_node(n);
5416                 if (!cpumask_empty(tmp))
5417                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5418
5419                 /* Slight preference for less loaded node */
5420                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5421                 val += node_load[n];
5422
5423                 if (val < min_val) {
5424                         min_val = val;
5425                         best_node = n;
5426                 }
5427         }
5428
5429         if (best_node >= 0)
5430                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5431
5432         return best_node;
5433 }
5434
5435
5436 /*
5437  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5438  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5439  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5440  */
5441 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5442                 unsigned nr_nodes)
5443 {
5444         struct zoneref *zonerefs;
5445         int i;
5446
5447         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5448
5449         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5450                 int nr_zones;
5451
5452                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5453
5454                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5455                 zonerefs += nr_zones;
5456         }
5457         zonerefs->zone = NULL;
5458         zonerefs->zone_idx = 0;
5459 }
5460
5461 /*
5462  * Build gfp_thisnode zonelists
5463  */
5464 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5465 {
5466         struct zoneref *zonerefs;
5467         int nr_zones;
5468
5469         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5470         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5471         zonerefs += nr_zones;
5472         zonerefs->zone = NULL;
5473         zonerefs->zone_idx = 0;
5474 }
5475
5476 /*
5477  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5478  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5479  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5480  * may still exist in local DMA zone.
5481  */
5482
5483 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5484 {
5485         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5486         int node, load, nr_nodes = 0;
5487         nodemask_t used_mask;
5488         int local_node, prev_node;
5489
5490         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5491         local_node = pgdat->node_id;
5492         load = nr_online_nodes;
5493         prev_node = local_node;
5494         nodes_clear(used_mask);
5495
5496         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5497         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5498                 /*
5499                  * We don't want to pressure a particular node.
5500                  * So adding penalty to the first node in same
5501                  * distance group to make it round-robin.
5502                  */
5503                 if (node_distance(local_node, node) !=
5504                     node_distance(local_node, prev_node))
5505                         node_load[node] = load;
5506
5507                 node_order[nr_nodes++] = node;
5508                 prev_node = node;
5509                 load--;
5510         }
5511
5512         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5513         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5514 }
5515
5516 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5517 /*
5518  * Return node id of node used for "local" allocations.
5519  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5520  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5521  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5522  */
5523 int local_memory_node(int node)
5524 {
5525         struct zoneref *z;
5526
5527         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5528                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5529                                    NULL);
5530         return zone_to_nid(z->zone);
5531 }
5532 #endif
5533
5534 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5535 static void setup_min_slab_ratio(void);
5536 #else   /* CONFIG_NUMA */
5537
5538 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5539 {
5540         int node, local_node;
5541         struct zoneref *zonerefs;
5542         int nr_zones;
5543
5544         local_node = pgdat->node_id;
5545
5546         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5547         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5548         zonerefs += nr_zones;
5549
5550         /*
5551          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5552          * of all the other nodes.
5553          * We don't want to pressure a particular node, so when
5554          * building the zones for node N, we make sure that the
5555          * zones coming right after the local ones are those from
5556          * node N+1 (modulo N)
5557          */
5558         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5559                 if (!node_online(node))
5560                         continue;
5561                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5562                 zonerefs += nr_zones;
5563         }
5564         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5565                 if (!node_online(node))
5566                         continue;
5567                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5568                 zonerefs += nr_zones;
5569         }
5570
5571         zonerefs->zone = NULL;
5572         zonerefs->zone_idx = 0;
5573 }
5574
5575 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5576
5577 /*
5578  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5579  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5580  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5581  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5582  * with interrupts disabled.
5583  *
5584  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5585  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5586  * hotplugged processors.
5587  *
5588  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5589  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5590  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5591  */
5592 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5593 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5594 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5595
5596 static void __build_all_zonelists(void *data)
5597 {
5598         int nid;
5599         int __maybe_unused cpu;
5600         pg_data_t *self = data;
5601         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5602
5603         spin_lock(&lock);
5604
5605 #ifdef CONFIG_NUMA
5606         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5607 #endif
5608
5609         /*
5610          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5611          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5612          */
5613         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5614                 build_zonelists(self);
5615         } else {
5616                 for_each_online_node(nid) {
5617                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5618
5619                         build_zonelists(pgdat);
5620                 }
5621
5622 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5623                 /*
5624                  * We now know the "local memory node" for each node--
5625                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5626                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5627                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5628                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5629                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5630                  */
5631                 for_each_online_cpu(cpu)
5632                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5633 #endif
5634         }
5635
5636         spin_unlock(&lock);
5637 }
5638
5639 static noinline void __init
5640 build_all_zonelists_init(void)
5641 {
5642         int cpu;
5643
5644         __build_all_zonelists(NULL);
5645
5646         /*
5647          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5648          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5649          * each zone will be allocated later when the per cpu
5650          * allocator is available.
5651          *
5652          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5653          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5654          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5655          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5656          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5657          * (a chicken-egg dilemma).
5658          */
5659         for_each_possible_cpu(cpu)
5660                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5661
5662         mminit_verify_zonelist();
5663         cpuset_init_current_mems_allowed();
5664 }
5665
5666 /*
5667  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5668  *
5669  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5670  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5671  */
5672 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5673 {
5674         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5675                 build_all_zonelists_init();
5676         } else {
5677                 __build_all_zonelists(pgdat);
5678                 /* cpuset refresh routine should be here */
5679         }
5680         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5681         /*
5682          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5683          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5684          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5685          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5686          * disabled and enable it later
5687          */
5688         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5689                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5690         else
5691                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5692
5693         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5694                 nr_online_nodes,
5695                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5696                 vm_total_pages);
5697 #ifdef CONFIG_NUMA
5698         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5699 #endif
5700 }
5701
5702 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
5703 static bool __meminit
5704 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
5705 {
5706 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5707         static struct memblock_region *r;
5708
5709         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5710                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5711                         for_each_memblock(memory, r) {
5712                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
5713                                         break;
5714                         }
5715                 }
5716                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5717                     memblock_is_mirror(r)) {
5718                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5719                         return true;
5720                 }
5721         }
5722 #endif
5723         return false;
5724 }
5725
5726 /*
5727  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5728  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
5729  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5730  */
5731 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5732                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5733                 struct vmem_altmap *altmap)
5734 {
5735         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5736         struct page *page;
5737
5738         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5739                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5740
5741 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5742         /*
5743          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5744          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
5745          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
5746          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
5747          * the hotplug lock.
5748          */
5749         if (zone == ZONE_DEVICE) {
5750                 if (!altmap)
5751                         return;
5752
5753                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
5754                         start_pfn += altmap->reserve;
5755                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5756         }
5757 #endif
5758
5759         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5760                 /*
5761                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5762                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5763                  */
5764                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
5765                         if (!early_pfn_valid(pfn))
5766                                 continue;
5767                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5768                                 continue;
5769                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
5770                                 continue;
5771                         if (defer_init(nid, pfn, end_pfn))
5772                                 break;
5773                 }
5774
5775                 page = pfn_to_page(pfn);
5776                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5777                 if (context == MEMMAP_HOTPLUG)
5778                         __SetPageReserved(page);
5779
5780                 /*
5781                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5782                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5783                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5784                  * the address space during boot when many long-lived
5785                  * kernel allocations are made.
5786                  *
5787                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5788                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5789                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5790                  * pfn out of zone.
5791                  */
5792                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5793                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5794                         cond_resched();
5795                 }
5796         }
5797 }
5798
5799 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5800 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
5801                                    unsigned long start_pfn,
5802                                    unsigned long size,
5803                                    struct dev_pagemap *pgmap)
5804 {
5805         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5806         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5807         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
5808         unsigned long start = jiffies;
5809         int nid = pgdat->node_id;
5810
5811         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || !is_dev_zone(zone)))
5812                 return;
5813
5814         /*
5815          * The call to memmap_init_zone should have already taken care
5816          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
5817          * the end of that region and start processing the device pages.
5818          */
5819         if (pgmap->altmap_valid) {
5820                 struct vmem_altmap *altmap = &pgmap->altmap;
5821
5822                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5823                 size = end_pfn - start_pfn;
5824         }
5825
5826         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5827                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5828
5829                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
5830
5831                 /*
5832                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
5833                  * phase for it to be fully associated with a zone.
5834                  *
5835                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
5836                  * the flag as we are still initializing the pages.
5837                  */
5838                 __SetPageReserved(page);
5839
5840                 /*
5841                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back
5842                  * pointer and hmm_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE
5843                  * page is ever freed or placed on a driver-private list.
5844                  */
5845                 page->pgmap = pgmap;
5846                 page->hmm_data = 0;
5847
5848                 /*
5849                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5850                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5851                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5852                  * the address space during boot when many long-lived
5853                  * kernel allocations are made.
5854                  *
5855                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5856                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5857                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5858                  * pfn out of zone.
5859                  *
5860                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5861                  * because this is done early in sparse_add_one_section
5862                  */
5863                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5864                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5865                         cond_resched();
5866                 }
5867         }
5868
5869         pr_info("%s initialised, %lu pages in %ums\n", dev_name(pgmap->dev),
5870                 size, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
5871 }
5872
5873 #endif
5874 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5875 {
5876         unsigned int order, t;
5877         for_each_migratetype_order(order, t) {
5878                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5879                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5880         }
5881 }
5882
5883 void __meminit __weak memmap_init(unsigned long size, int nid,
5884                                   unsigned long zone, unsigned long start_pfn)
5885 {
5886         memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn, MEMMAP_EARLY, NULL);
5887 }
5888
5889 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5890 {
5891 #ifdef CONFIG_MMU
5892         int batch;
5893
5894         /*
5895          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5896          * size of the zone.
5897          */
5898         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
5899         /* But no more than a meg. */
5900         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
5901                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
5902         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5903         if (batch < 1)
5904                 batch = 1;
5905
5906         /*
5907          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5908          * of 2 value was found to be more likely to have
5909          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5910          *
5911          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5912          * batches of pages, one task can end up with a lot
5913          * of pages of one half of the possible page colors
5914          * and the other with pages of the other colors.
5915          */
5916         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5917
5918         return batch;
5919
5920 #else
5921         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5922          * conditions.
5923          *
5924          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5925          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5926          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5927          *
5928          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5929          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5930          * can be a significant delay between the individual batches being
5931          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5932          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5933          */
5934         return 0;
5935 #endif
5936 }
5937
5938 /*
5939  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5940  * ->batch must never be higher then ->high.
5941  * The following function updates them in a safe manner without read side
5942  * locking.
5943  *
5944  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5945  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5946  *
5947  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5948  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5949  * exist).
5950  */
5951 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5952                 unsigned long batch)
5953 {
5954        /* start with a fail safe value for batch */
5955         pcp->batch = 1;
5956         smp_wmb();
5957
5958        /* Update high, then batch, in order */
5959         pcp->high = high;
5960         smp_wmb();
5961
5962         pcp->batch = batch;
5963 }
5964
5965 /* a companion to pageset_set_high() */
5966 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5967 {
5968         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5969 }
5970
5971 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5972 {
5973         struct per_cpu_pages *pcp;
5974         int migratetype;
5975
5976         memset(p, 0, sizeof(*p));
5977
5978         pcp = &p->pcp;
5979         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5980                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5981 }
5982
5983 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5984 {
5985         pageset_init(p);
5986         pageset_set_batch(p, batch);
5987 }
5988
5989 /*
5990  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5991  * to the value high for the pageset p.
5992  */
5993 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5994                                 unsigned long high)
5995 {
5996         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5997         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5998                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5999
6000         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
6001 }
6002
6003 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
6004                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
6005 {
6006         if (percpu_pagelist_fraction)
6007                 pageset_set_high(pcp,
6008                         (zone_managed_pages(zone) /
6009                                 percpu_pagelist_fraction));
6010         else
6011                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
6012 }
6013
6014 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
6015 {
6016         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6017
6018         pageset_init(pcp);
6019         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
6020 }
6021
6022 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
6023 {
6024         int cpu;
6025         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
6026         for_each_possible_cpu(cpu)
6027                 zone_pageset_init(zone, cpu);
6028 }
6029
6030 /*
6031  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
6032  * Before this call only boot pagesets were available.
6033  */
6034 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
6035 {
6036         struct pglist_data *pgdat;
6037         struct zone *zone;
6038
6039         for_each_populated_zone(zone)
6040                 setup_zone_pageset(zone);
6041
6042         for_each_online_pgdat(pgdat)
6043                 pgdat->per_cpu_nodestats =
6044                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
6045 }
6046
6047 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
6048 {
6049         /*
6050          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
6051          * relies on the ability of the linker to provide the
6052          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
6053          */
6054         zone->pageset = &boot_pageset;
6055
6056         if (populated_zone(zone))
6057                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
6058                         zone->name, zone->present_pages,
6059                                          zone_batchsize(zone));
6060 }
6061
6062 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
6063                                         unsigned long zone_start_pfn,
6064                                         unsigned long size)
6065 {
6066         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6067         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
6068
6069         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
6070                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
6071
6072         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6073
6074         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
6075                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
6076                         pgdat->node_id,
6077                         (unsigned long)zone_idx(zone),
6078                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
6079
6080         zone_init_free_lists(zone);
6081         zone->initialized = 1;
6082 }
6083
6084 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6085 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
6086
6087 /*
6088  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
6089  */
6090 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
6091                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
6092 {
6093         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6094         int nid;
6095
6096         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
6097                 return state->last_nid;
6098
6099         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
6100         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
6101                 state->last_start = start_pfn;
6102                 state->last_end = end_pfn;
6103                 state->last_nid = nid;
6104         }
6105
6106         return nid;
6107 }
6108 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
6109
6110 /**
6111  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
6112  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
6113  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
6114  *
6115  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
6116  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
6117  * memblock_free_early_nid() manually.
6118  */
6119 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
6120 {
6121         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6122         int i, this_nid;
6123
6124         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
6125                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
6126                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
6127
6128                 if (start_pfn < end_pfn)
6129                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
6130                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
6131                                         this_nid);
6132         }
6133 }
6134
6135 /**
6136  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
6137  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
6138  *
6139  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
6140  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
6141  */
6142 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
6143 {
6144         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6145         int i, this_nid;
6146
6147         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
6148                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
6149 }
6150
6151 /**
6152  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6153  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6154  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6155  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6156  *
6157  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6158  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6159  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6160  * PFNs will be 0.
6161  */
6162 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6163                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6164 {
6165         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6166         int i;
6167
6168         *start_pfn = -1UL;
6169         *end_pfn = 0;
6170
6171         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6172                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6173                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6174         }
6175
6176         if (*start_pfn == -1UL)
6177                 *start_pfn = 0;
6178 }
6179
6180 /*
6181  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6182  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6183  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6184  */
6185 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6186 {
6187         int zone_index;
6188         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6189                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6190                         continue;
6191
6192                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6193                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6194                         break;
6195         }
6196
6197         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6198         movable_zone = zone_index;
6199 }
6200
6201 /*
6202  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6203  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6204  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6205  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6206  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6207  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6208  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6209  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6210  */
6211 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6212                                         unsigned long zone_type,
6213                                         unsigned long node_start_pfn,
6214                                         unsigned long node_end_pfn,
6215                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6216                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6217 {
6218         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6219         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6220                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6221                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6222                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6223                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6224                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6225
6226                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6227                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6228                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6229                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6230                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6231
6232                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6233                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6234                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6235         }
6236 }
6237
6238 /*
6239  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6240  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6241  */
6242 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6243                                         unsigned long zone_type,
6244                                         unsigned long node_start_pfn,
6245                                         unsigned long node_end_pfn,
6246                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6247                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6248                                         unsigned long *ignored)
6249 {
6250         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6251         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6252                 return 0;
6253
6254         /* Get the start and end of the zone */
6255         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6256         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6257         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6258                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6259                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6260
6261         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6262         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6263                 return 0;
6264
6265         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6266         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6267         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6268
6269         /* Return the spanned pages */
6270         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6271 }
6272
6273 /*
6274  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6275  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6276  */
6277 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6278                                 unsigned long range_start_pfn,
6279                                 unsigned long range_end_pfn)
6280 {
6281         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6282         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6283         int i;
6284
6285         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6286                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6287                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6288                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6289         }
6290         return nr_absent;
6291 }
6292
6293 /**
6294  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
6295  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
6296  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
6297  *
6298  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
6299  */
6300 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
6301                                                         unsigned long end_pfn)
6302 {
6303         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
6304 }
6305
6306 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
6307 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6308                                         unsigned long zone_type,
6309                                         unsigned long node_start_pfn,
6310                                         unsigned long node_end_pfn,
6311                                         unsigned long *ignored)
6312 {
6313         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6314         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6315         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6316         unsigned long nr_absent;
6317
6318         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6319         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6320                 return 0;
6321
6322         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6323         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6324
6325         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6326                         node_start_pfn, node_end_pfn,
6327                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
6328         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6329
6330         /*
6331          * ZONE_MOVABLE handling.
6332          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
6333          * and vice versa.
6334          */
6335         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
6336                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6337                 struct memblock_region *r;
6338
6339                 for_each_memblock(memory, r) {
6340                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
6341                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6342                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
6343                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6344
6345                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
6346                             memblock_is_mirror(r))
6347                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6348
6349                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
6350                             !memblock_is_mirror(r))
6351                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6352                 }
6353         }
6354
6355         return nr_absent;
6356 }
6357
6358 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6359 static inline unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6360                                         unsigned long zone_type,
6361                                         unsigned long node_start_pfn,
6362                                         unsigned long node_end_pfn,
6363                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6364                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6365                                         unsigned long *zones_size)
6366 {
6367         unsigned int zone;
6368
6369         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
6370         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
6371                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
6372
6373         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
6374
6375         return zones_size[zone_type];
6376 }
6377
6378 static inline unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6379                                                 unsigned long zone_type,
6380                                                 unsigned long node_start_pfn,
6381                                                 unsigned long node_end_pfn,
6382                                                 unsigned long *zholes_size)
6383 {
6384         if (!zholes_size)
6385                 return 0;
6386
6387         return zholes_size[zone_type];
6388 }
6389
6390 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6391
6392 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
6393                                                 unsigned long node_start_pfn,
6394                                                 unsigned long node_end_pfn,
6395                                                 unsigned long *zones_size,
6396                                                 unsigned long *zholes_size)
6397 {
6398         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
6399         enum zone_type i;
6400
6401         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6402                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6403                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6404                 unsigned long size, real_size;
6405
6406                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6407                                                   node_start_pfn,
6408                                                   node_end_pfn,
6409                                                   &zone_start_pfn,
6410                                                   &zone_end_pfn,
6411                                                   zones_size);
6412                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6413                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
6414                                                   zholes_size);
6415                 if (size)
6416                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6417                 else
6418                         zone->zone_start_pfn = 0;
6419                 zone->spanned_pages = size;
6420                 zone->present_pages = real_size;
6421
6422                 totalpages += size;
6423                 realtotalpages += real_size;
6424         }
6425
6426         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
6427         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
6428         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
6429                                                         realtotalpages);
6430 }
6431
6432 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
6433 /*
6434  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
6435  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
6436  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6437  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6438  * bytes.
6439  */
6440 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6441 {
6442         unsigned long usemapsize;
6443
6444         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6445         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6446         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6447         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6448         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6449
6450         return usemapsize / 8;
6451 }
6452
6453 static void __ref setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6454                                 struct zone *zone,
6455                                 unsigned long zone_start_pfn,
6456                                 unsigned long zonesize)
6457 {
6458         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6459         zone->pageblock_flags = NULL;
6460         if (usemapsize) {
6461                 zone->pageblock_flags =
6462                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
6463                                             pgdat->node_id);
6464                 if (!zone->pageblock_flags)
6465                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
6466                               usemapsize, zone->name, pgdat->node_id);
6467         }
6468 }
6469 #else
6470 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6471                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6472 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6473
6474 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6475
6476 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6477 void __init set_pageblock_order(void)
6478 {
6479         unsigned int order;
6480
6481         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6482         if (pageblock_order)
6483                 return;
6484
6485         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6486                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6487         else
6488                 order = MAX_ORDER - 1;
6489
6490         /*
6491          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6492          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6493          * powerpc.
6494          */
6495         pageblock_order = order;
6496 }
6497 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6498
6499 /*
6500  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6501  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6502  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6503  * the kernel config
6504  */
6505 void __init set_pageblock_order(void)
6506 {
6507 }
6508
6509 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6510
6511 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6512                                                 unsigned long present_pages)
6513 {
6514         unsigned long pages = spanned_pages;
6515
6516         /*
6517          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6518          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6519          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6520          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6521          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6522          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6523          */
6524         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6525             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6526                 pages = present_pages;
6527
6528         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6529 }
6530
6531 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6532 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
6533 {
6534         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6535         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6536         pgdat->split_queue_len = 0;
6537 }
6538 #else
6539 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
6540 #endif
6541
6542 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6543 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
6544 {
6545         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6546 }
6547 #else
6548 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
6549 #endif
6550
6551 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
6552 {
6553         pgdat_resize_init(pgdat);
6554
6555         pgdat_init_split_queue(pgdat);
6556         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
6557
6558         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6559         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6560
6561         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6562         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6563         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6564 }
6565
6566 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
6567                                                         unsigned long remaining_pages)
6568 {
6569         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
6570         zone_set_nid(zone, nid);
6571         zone->name = zone_names[idx];
6572         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
6573         spin_lock_init(&zone->lock);
6574         zone_seqlock_init(zone);
6575         zone_pcp_init(zone);
6576 }
6577
6578 /*
6579  * Set up the zone data structures
6580  * - init pgdat internals
6581  * - init all zones belonging to this node
6582  *
6583  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
6584  */
6585 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6586 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
6587 {
6588         enum zone_type z;
6589         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6590
6591         pgdat_init_internals(pgdat);
6592         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
6593                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
6594 }
6595 #endif
6596
6597 /*
6598  * Set up the zone data structures:
6599  *   - mark all pages reserved
6600  *   - mark all memory queues empty
6601  *   - clear the memory bitmaps
6602  *
6603  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6604  * NOTE: this function is only called during early init.
6605  */
6606 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6607 {
6608         enum zone_type j;
6609         int nid = pgdat->node_id;
6610
6611         pgdat_init_internals(pgdat);
6612         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6613
6614         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6615                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6616                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
6617                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6618
6619                 size = zone->spanned_pages;
6620                 freesize = zone->present_pages;
6621
6622                 /*
6623                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6624                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6625                  * and per-cpu initialisations
6626                  */
6627                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
6628                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6629                         if (freesize >= memmap_pages) {
6630                                 freesize -= memmap_pages;
6631                                 if (memmap_pages)
6632                                         printk(KERN_DEBUG
6633                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6634                                                zone_names[j], memmap_pages);
6635                         } else
6636                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6637                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6638                 }
6639
6640                 /* Account for reserved pages */
6641                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6642                         freesize -= dma_reserve;
6643                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6644                                         zone_names[0], dma_reserve);
6645                 }
6646
6647                 if (!is_highmem_idx(j))
6648                         nr_kernel_pages += freesize;
6649                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6650                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6651                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6652                 nr_all_pages += freesize;
6653
6654                 /*
6655                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6656                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6657                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6658                  */
6659                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
6660
6661                 if (!size)
6662                         continue;
6663
6664                 set_pageblock_order();
6665                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6666                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6667                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6668         }
6669 }
6670
6671 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6672 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6673 {
6674         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6675         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6676
6677         /* Skip empty nodes */
6678         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6679                 return;
6680
6681         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6682         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6683         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6684         if (!pgdat->node_mem_map) {
6685                 unsigned long size, end;
6686                 struct page *map;
6687
6688                 /*
6689                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6690                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6691                  * for the buddy allocator to function correctly.
6692                  */
6693                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6694                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6695                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6696                 map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES,
6697                                           pgdat->node_id);
6698                 if (!map)
6699                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
6700                               size, pgdat->node_id);
6701                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6702         }
6703         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6704                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6705                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6706 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6707         /*
6708          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6709          */
6710         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6711                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6712 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6713                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6714                         mem_map -= offset;
6715 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6716         }
6717 #endif
6718 }
6719 #else
6720 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6721 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6722
6723 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
6724 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
6725 {
6726         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
6727 }
6728 #else
6729 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
6730 #endif
6731
6732 void __init free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6733                                    unsigned long node_start_pfn,
6734                                    unsigned long *zholes_size)
6735 {
6736         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6737         unsigned long start_pfn = 0;
6738         unsigned long end_pfn = 0;
6739
6740         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6741         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6742
6743         pgdat->node_id = nid;
6744         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6745         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6746 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6747         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6748         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6749                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6750                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6751 #else
6752         start_pfn = node_start_pfn;
6753 #endif
6754         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6755                                   zones_size, zholes_size);
6756
6757         alloc_node_mem_map(pgdat);
6758         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
6759
6760         free_area_init_core(pgdat);
6761 }
6762
6763 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6764 /*
6765  * Zero all valid struct pages in range [spfn, epfn), return number of struct
6766  * pages zeroed
6767  */
6768 static u64 zero_pfn_range(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
6769 {
6770         unsigned long pfn;
6771         u64 pgcnt = 0;
6772
6773         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6774                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6775                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6776                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6777                         continue;
6778                 }
6779                 mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6780                 pgcnt++;
6781         }
6782
6783         return pgcnt;
6784 }
6785
6786 /*
6787  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6788  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6789  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6790  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6791  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6792  *
6793  * This function also addresses a similar issue where struct pages are left
6794  * uninitialized because the physical address range is not covered by
6795  * memblock.memory or memblock.reserved. That could happen when memblock
6796  * layout is manually configured via memmap=.
6797  */
6798 void __init zero_resv_unavail(void)
6799 {
6800         phys_addr_t start, end;
6801         u64 i, pgcnt;
6802         phys_addr_t next = 0;
6803
6804         /*
6805          * Loop through unavailable ranges not covered by memblock.memory.
6806          */
6807         pgcnt = 0;
6808         for_each_mem_range(i, &memblock.memory, NULL,
6809                         NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end, NULL) {
6810                 if (next < start)
6811                         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), PFN_UP(start));
6812                 next = end;
6813         }
6814         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), max_pfn);
6815
6816         /*
6817          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6818          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6819          */
6820         if (pgcnt)
6821                 pr_info("Zeroed struct page in unavailable ranges: %lld pages", pgcnt);
6822 }
6823 #endif /* !CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6824
6825 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6826
6827 #if MAX_NUMNODES > 1
6828 /*
6829  * Figure out the number of possible node ids.
6830  */
6831 void __init setup_nr_node_ids(void)
6832 {
6833         unsigned int highest;
6834
6835         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6836         nr_node_ids = highest + 1;
6837 }
6838 #endif
6839
6840 /**
6841  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6842  *
6843  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6844  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6845  * all the nodes.
6846  *
6847  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6848  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6849  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6850  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6851  *
6852  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6853  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6854  * populated node map.
6855  *
6856  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6857  * requirement (single node).
6858  */
6859 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6860 {
6861         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6862         unsigned long start, end, mask;
6863         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
6864         int i, nid;
6865
6866         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6867                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6868                         last_nid = nid;
6869                         last_end = end;
6870                         continue;
6871                 }
6872
6873                 /*
6874                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6875                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6876                  * too coarse to separate the current node from the last.
6877                  */
6878                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6879                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6880                         mask <<= 1;
6881
6882                 /* accumulate all internode masks */
6883                 accl_mask |= mask;
6884         }
6885
6886         /* convert mask to number of pages */
6887         return ~accl_mask + 1;
6888 }
6889
6890 /* Find the lowest pfn for a node */
6891 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6892 {
6893         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6894         unsigned long start_pfn;
6895         int i;
6896
6897         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6898                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6899
6900         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6901                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6902                 return 0;
6903         }
6904
6905         return min_pfn;
6906 }
6907
6908 /**
6909  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6910  *
6911  * Return: the minimum PFN based on information provided via
6912  * memblock_set_node().
6913  */
6914 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6915 {
6916         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6917 }
6918
6919 /*
6920  * early_calculate_totalpages()
6921  * Sum pages in active regions for movable zone.
6922  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6923  */
6924 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6925 {
6926         unsigned long totalpages = 0;
6927         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6928         int i, nid;
6929
6930         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6931                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6932
6933                 totalpages += pages;
6934                 if (pages)
6935                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6936         }
6937         return totalpages;
6938 }
6939
6940 /*
6941  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6942  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6943  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6944  * others
6945  */
6946 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6947 {
6948         int i, nid;
6949         unsigned long usable_startpfn;
6950         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6951         /* save the state before borrow the nodemask */
6952         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6953         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6954         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6955         struct memblock_region *r;
6956
6957         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6958         find_usable_zone_for_movable();
6959
6960         /*
6961          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6962          * options.
6963          */
6964         if (movable_node_is_enabled()) {
6965                 for_each_memblock(memory, r) {
6966                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6967                                 continue;
6968
6969                         nid = r->nid;
6970
6971                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6972                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6973                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6974                                 usable_startpfn;
6975                 }
6976
6977                 goto out2;
6978         }
6979
6980         /*
6981          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6982          */
6983         if (mirrored_kernelcore) {
6984                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6985
6986                 for_each_memblock(memory, r) {
6987                         if (memblock_is_mirror(r))
6988                                 continue;
6989
6990                         nid = r->nid;
6991
6992                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6993
6994                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6995                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6996                                 continue;
6997                         }
6998
6999                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7000                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7001                                 usable_startpfn;
7002                 }
7003
7004                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7005                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
7006
7007                 goto out2;
7008         }
7009
7010         /*
7011          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7012          * amount of necessary memory.
7013          */
7014         if (required_kernelcore_percent)
7015                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7016                                        10000UL;
7017         if (required_movablecore_percent)
7018                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7019                                         10000UL;
7020
7021         /*
7022          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7023          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7024          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7025          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7026          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7027          * what movablecore would have allowed.
7028          */
7029         if (required_movablecore) {
7030                 unsigned long corepages;
7031
7032                 /*
7033                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7034                  * was requested by the user
7035                  */
7036                 required_movablecore =
7037                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7038                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7039                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7040
7041                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7042         }
7043
7044         /*
7045          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7046          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7047          */
7048         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7049                 goto out;
7050
7051         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7052         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7053
7054 restart:
7055         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7056         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7057         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7058                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7059
7060                 /*
7061                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7062                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7063                  * amount of memory for the kernel
7064                  */
7065                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7066                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7067
7068                 /*
7069                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7070                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7071                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7072                  */
7073                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7074
7075                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7076                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7077                         unsigned long size_pages;
7078
7079                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7080                         if (start_pfn >= end_pfn)
7081                                 continue;
7082
7083                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7084                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7085                                 unsigned long kernel_pages;
7086                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7087                                                                 - start_pfn;
7088
7089                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7090                                                         kernelcore_remaining);
7091                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7092                                                         required_kernelcore);
7093
7094                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7095                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7096
7097                                         /*
7098                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7099                                          * that if we have to rebalance
7100                                          * kernelcore across nodes, we will
7101                                          * not double account here
7102                                          */
7103                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7104                                         continue;
7105                                 }
7106                                 start_pfn = usable_startpfn;
7107                         }
7108
7109                         /*
7110                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7111                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7112                          * number of pages used as kernelcore
7113                          */
7114                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7115                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7116                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7117                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7118
7119                         /*
7120                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7121                          * break if the kernelcore for this node has been
7122                          * satisfied
7123                          */
7124                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7125                                                                 size_pages);
7126                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7127                         if (!kernelcore_remaining)
7128                                 break;
7129                 }
7130         }
7131
7132         /*
7133          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7134          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7135          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7136          * satisfied
7137          */
7138         usable_nodes--;
7139         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7140                 goto restart;
7141
7142 out2:
7143         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7144         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7145                 zone_movable_pfn[nid] =
7146                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7147
7148 out:
7149         /* restore the node_state */
7150         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7151 }
7152
7153 /* Any regular or high memory on that node ? */
7154 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7155 {
7156         enum zone_type zone_type;
7157
7158         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7159                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7160                 if (populated_zone(zone)) {
7161                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7162                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7163                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7164                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7165                         break;
7166                 }
7167         }
7168 }
7169
7170 /**
7171  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
7172  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7173  *
7174  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7175  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7176  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7177  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7178  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7179  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7180  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7181  * at arch_max_dma_pfn.
7182  */
7183 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
7184 {
7185         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7186         int i, nid;
7187
7188         /* Record where the zone boundaries are */
7189         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7190                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7191         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7192                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7193
7194         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7195
7196         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7197                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7198                         continue;
7199
7200                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
7201                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
7202                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
7203
7204                 start_pfn = end_pfn;
7205         }
7206
7207         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7208         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7209         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7210
7211         /* Print out the zone ranges */
7212         pr_info("Zone ranges:\n");
7213         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7214                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7215                         continue;
7216                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7217                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7218                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7219                         pr_cont("empty\n");
7220                 else
7221                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7222                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7223                                         << PAGE_SHIFT,
7224                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7225                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7226         }
7227
7228         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7229         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7230         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7231                 if (zone_movable_pfn[i])
7232                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7233                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7234         }
7235
7236         /* Print out the early node map */
7237         pr_info("Early memory node ranges\n");
7238         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
7239                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7240                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7241                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7242
7243         /* Initialise every node */
7244         mminit_verify_pageflags_layout();
7245         setup_nr_node_ids();
7246         zero_resv_unavail();
7247         for_each_online_node(nid) {
7248                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7249                 free_area_init_node(nid, NULL,
7250                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
7251
7252                 /* Any memory on that node */
7253                 if (pgdat->node_present_pages)
7254                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7255                 check_for_memory(pgdat, nid);
7256         }
7257 }
7258
7259 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7260                                      unsigned long *percent)
7261 {
7262         unsigned long long coremem;
7263         char *endptr;
7264
7265         if (!p)
7266                 return -EINVAL;
7267
7268         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7269         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7270         if (*endptr == '%') {
7271                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7272                 WARN_ON(coremem > 100);
7273
7274                 *percent = coremem;
7275         } else {
7276                 coremem = memparse(p, &p);
7277                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7278                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7279
7280                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7281                 *percent = 0UL;
7282         }
7283         return 0;
7284 }
7285
7286 /*
7287  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7288  * cannot be reclaimed or migrated.
7289  */
7290 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7291 {
7292         /* parse kernelcore=mirror */
7293         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7294                 mirrored_kernelcore = true;
7295                 return 0;
7296         }
7297
7298         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7299                                   &required_kernelcore_percent);
7300 }
7301
7302 /*
7303  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7304  * can be reclaimed or migrated.
7305  */
7306 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7307 {
7308         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7309                                   &required_movablecore_percent);
7310 }
7311
7312 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7313 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7314
7315 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
7316
7317 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7318 {
7319         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7320         totalram_pages_add(count);
7321 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7322         if (PageHighMem(page))
7323                 totalhigh_pages_add(count);
7324 #endif
7325 }
7326 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7327
7328 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7329 {
7330         void *pos;
7331         unsigned long pages = 0;
7332
7333         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7334         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7335         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7336                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7337                 void *direct_map_addr;
7338
7339                 /*
7340                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7341                  * because some architectures' virt_to_page()
7342                  * work with aliases.  Getting the direct map
7343                  * address ensures that we get a _writeable_
7344                  * alias for the memset().
7345                  */
7346                 direct_map_addr = page_address(page);
7347                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7348                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7349
7350                 free_reserved_page(page);
7351         }
7352
7353         if (pages && s)
7354                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7355                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7356
7357         return pages;
7358 }
7359
7360 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7361 void free_highmem_page(struct page *page)
7362 {
7363         __free_reserved_page(page);
7364         totalram_pages_inc();
7365         atomic_long_inc(&page_zone(page)->managed_pages);
7366         totalhigh_pages_inc();
7367 }
7368 #endif
7369
7370
7371 void __init mem_init_print_info(const char *str)
7372 {
7373         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7374         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7375
7376         physpages = get_num_physpages();
7377         codesize = _etext - _stext;
7378         datasize = _edata - _sdata;
7379         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7380         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7381         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7382         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7383
7384         /*
7385          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7386          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7387          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7388          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7389          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7390          */
7391 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7392         do { \
7393                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7394                         size -= adj; \
7395         } while (0)
7396
7397         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7398                      _sinittext, init_code_size);
7399         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7400         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7401         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7402         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
7403
7404 #undef  adj_init_size
7405
7406         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
7407 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7408                 ", %luK highmem"
7409 #endif
7410                 "%s%s)\n",
7411                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7412                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
7413                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
7414                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
7415                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
7416                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
7417 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7418                 totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7419 #endif
7420                 str ? ", " : "", str ? str : "");
7421 }
7422
7423 /**
7424  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
7425  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
7426  *
7427  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
7428  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
7429  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
7430  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
7431  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
7432  * smaller per-cpu batchsize.
7433  */
7434 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
7435 {
7436         dma_reserve = new_dma_reserve;
7437 }
7438
7439 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
7440 {
7441         zero_resv_unavail();
7442         free_area_init_node(0, zones_size,
7443                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
7444 }
7445
7446 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
7447 {
7448
7449         lru_add_drain_cpu(cpu);
7450         drain_pages(cpu);
7451
7452         /*
7453          * Spill the event counters of the dead processor
7454          * into the current processors event counters.
7455          * This artificially elevates the count of the current
7456          * processor.
7457          */
7458         vm_events_fold_cpu(cpu);
7459
7460         /*
7461          * Zero the differential counters of the dead processor
7462          * so that the vm statistics are consistent.
7463          *
7464          * This is only okay since the processor is dead and cannot
7465          * race with what we are doing.
7466          */
7467         cpu_vm_stats_fold(cpu);
7468         return 0;
7469 }
7470
7471 void __init page_alloc_init(void)
7472 {
7473         int ret;
7474
7475         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
7476                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
7477                                         page_alloc_cpu_dead);
7478         WARN_ON(ret < 0);
7479 }
7480
7481 /*
7482  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
7483  *      or min_free_kbytes changes.
7484  */
7485 static void calculate_totalreserve_pages(void)
7486 {
7487         struct pglist_data *pgdat;
7488         unsigned long reserve_pages = 0;
7489         enum zone_type i, j;
7490
7491         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7492
7493                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
7494
7495                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7496                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7497                         long max = 0;
7498                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7499
7500                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
7501                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7502                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
7503                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
7504                         }
7505
7506                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
7507                         max += high_wmark_pages(zone);
7508
7509                         if (max > managed_pages)
7510                                 max = managed_pages;
7511
7512                         pgdat->totalreserve_pages += max;
7513
7514                         reserve_pages += max;
7515                 }
7516         }
7517         totalreserve_pages = reserve_pages;
7518 }
7519
7520 /*
7521  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
7522  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
7523  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
7524  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
7525  */
7526 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
7527 {
7528         struct pglist_data *pgdat;
7529         enum zone_type j, idx;
7530
7531         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7532                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7533                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7534                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7535
7536                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7537
7538                         idx = j;
7539                         while (idx) {
7540                                 struct zone *lower_zone;
7541
7542                                 idx--;
7543                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
7544
7545                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1) {
7546                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 0;
7547                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7548                                 } else {
7549                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] =
7550                                                 managed_pages / sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
7551                                 }
7552                                 managed_pages += zone_managed_pages(lower_zone);
7553                         }
7554                 }
7555         }
7556
7557         /* update totalreserve_pages */
7558         calculate_totalreserve_pages();
7559 }
7560
7561 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7562 {
7563         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7564         unsigned long lowmem_pages = 0;
7565         struct zone *zone;
7566         unsigned long flags;
7567
7568         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7569         for_each_zone(zone) {
7570                 if (!is_highmem(zone))
7571                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
7572         }
7573
7574         for_each_zone(zone) {
7575                 u64 tmp;
7576
7577                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7578                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
7579                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7580                 if (is_highmem(zone)) {
7581                         /*
7582                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7583                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7584                          * value here.
7585                          *
7586                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7587                          * deltas control async page reclaim, and so should
7588                          * not be capped for highmem.
7589                          */
7590                         unsigned long min_pages;
7591
7592                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
7593                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7594                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7595                 } else {
7596                         /*
7597                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7598                          * proportionate to the zone's size.
7599                          */
7600                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7601                 }
7602
7603                 /*
7604                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7605                  * scale factor in proportion to available memory, but
7606                  * ensure a minimum size on small systems.
7607                  */
7608                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7609                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
7610                                       watermark_scale_factor, 10000));
7611
7612                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7613                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7614                 zone->watermark_boost = 0;
7615
7616                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7617         }
7618
7619         /* update totalreserve_pages */
7620         calculate_totalreserve_pages();
7621 }
7622
7623 /**
7624  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7625  * or when memory is hot-{added|removed}
7626  *
7627  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7628  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7629  */
7630 void setup_per_zone_wmarks(void)
7631 {
7632         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7633
7634         spin_lock(&lock);
7635         __setup_per_zone_wmarks();
7636         spin_unlock(&lock);
7637 }
7638
7639 /*
7640  * Initialise min_free_kbytes.
7641  *
7642  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7643  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7644  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7645  *
7646  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7647  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7648  *
7649  * which yields
7650  *
7651  * 16MB:        512k
7652  * 32MB:        724k
7653  * 64MB:        1024k
7654  * 128MB:       1448k
7655  * 256MB:       2048k
7656  * 512MB:       2896k
7657  * 1024MB:      4096k
7658  * 2048MB:      5792k
7659  * 4096MB:      8192k
7660  * 8192MB:      11584k
7661  * 16384MB:     16384k
7662  */
7663 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7664 {
7665         unsigned long lowmem_kbytes;
7666         int new_min_free_kbytes;
7667
7668         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7669         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7670
7671         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7672                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7673                 if (min_free_kbytes < 128)
7674                         min_free_kbytes = 128;
7675                 if (min_free_kbytes > 65536)
7676                         min_free_kbytes = 65536;
7677         } else {
7678                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7679                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7680         }
7681         setup_per_zone_wmarks();
7682         refresh_zone_stat_thresholds();
7683         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7684
7685 #ifdef CONFIG_NUMA
7686         setup_min_unmapped_ratio();
7687         setup_min_slab_ratio();
7688 #endif
7689
7690         return 0;
7691 }
7692 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7693
7694 /*
7695  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7696  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7697  *      changes.
7698  */
7699 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7700         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7701 {
7702         int rc;
7703
7704         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7705         if (rc)
7706                 return rc;
7707
7708         if (write) {
7709                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7710                 setup_per_zone_wmarks();
7711         }
7712         return 0;
7713 }
7714
7715 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7716         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7717 {
7718         int rc;
7719
7720         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7721         if (rc)
7722                 return rc;
7723
7724         return 0;
7725 }
7726
7727 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7728         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7729 {
7730         int rc;
7731
7732         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7733         if (rc)
7734                 return rc;
7735
7736         if (write)
7737                 setup_per_zone_wmarks();
7738
7739         return 0;
7740 }
7741
7742 #ifdef CONFIG_NUMA
7743 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7744 {
7745         pg_data_t *pgdat;
7746         struct zone *zone;
7747
7748         for_each_online_pgdat(pgdat)
7749                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7750
7751         for_each_zone(zone)
7752                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7753                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7754 }
7755
7756
7757 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7758         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7759 {
7760         int rc;
7761
7762         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7763         if (rc)
7764                 return rc;
7765
7766         setup_min_unmapped_ratio();
7767
7768         return 0;
7769 }
7770
7771 static void setup_min_slab_ratio(void)
7772 {
7773         pg_data_t *pgdat;
7774         struct zone *zone;
7775
7776         for_each_online_pgdat(pgdat)
7777                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7778
7779         for_each_zone(zone)
7780                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7781                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7782 }
7783
7784 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7785         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7786 {
7787         int rc;
7788
7789         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7790         if (rc)
7791                 return rc;
7792
7793         setup_min_slab_ratio();
7794
7795         return 0;
7796 }
7797 #endif
7798
7799 /*
7800  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7801  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7802  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7803  *
7804  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7805  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7806  * if in function of the boot time zone sizes.
7807  */
7808 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7809         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7810 {
7811         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7812         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7813         return 0;
7814 }
7815
7816 /*
7817  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7818  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7819  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7820  */
7821 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7822         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7823 {
7824         struct zone *zone;
7825         int old_percpu_pagelist_fraction;
7826         int ret;
7827
7828         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7829         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7830
7831         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7832         if (!write || ret < 0)
7833                 goto out;
7834
7835         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7836         if (percpu_pagelist_fraction &&
7837             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7838                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7839                 ret = -EINVAL;
7840                 goto out;
7841         }
7842
7843         /* No change? */
7844         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7845                 goto out;
7846
7847         for_each_populated_zone(zone) {
7848                 unsigned int cpu;
7849
7850                 for_each_possible_cpu(cpu)
7851                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7852                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7853         }
7854 out:
7855         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7856         return ret;
7857 }
7858
7859 #ifdef CONFIG_NUMA
7860 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7861
7862 static int __init set_hashdist(char *str)
7863 {
7864         if (!str)
7865                 return 0;
7866         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7867         return 1;
7868 }
7869 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7870 #endif
7871
7872 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7873 /*
7874  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7875  * is not known to alloc_large_system_hash().
7876  */
7877 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7878 {
7879         return 0;
7880 }
7881 #endif
7882
7883 /*
7884  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7885  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7886  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7887  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7888  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7889  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7890  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7891  */
7892 #if __BITS_PER_LONG > 32
7893 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7894 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7895 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7896 #endif
7897
7898 /*
7899  * allocate a large system hash table from bootmem
7900  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7901  *   quantity of entries
7902  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7903  */
7904 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7905                                      unsigned long bucketsize,
7906                                      unsigned long numentries,
7907                                      int scale,
7908                                      int flags,
7909                                      unsigned int *_hash_shift,
7910                                      unsigned int *_hash_mask,
7911                                      unsigned long low_limit,
7912                                      unsigned long high_limit)
7913 {
7914         unsigned long long max = high_limit;
7915         unsigned long log2qty, size;
7916         void *table = NULL;
7917         gfp_t gfp_flags;
7918
7919         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7920         if (!numentries) {
7921                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7922                 numentries = nr_kernel_pages;
7923                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7924
7925                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7926                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7927                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7928
7929 #if __BITS_PER_LONG > 32
7930                 if (!high_limit) {
7931                         unsigned long adapt;
7932
7933                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7934                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7935                                 scale++;
7936                 }
7937 #endif
7938
7939                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7940                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7941                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7942                 else
7943                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7944
7945                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7946                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7947                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7948                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7949                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7950                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7951                                 BUG_ON(!numentries);
7952                         }
7953                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7954                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7955         }
7956         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7957
7958         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7959         if (max == 0) {
7960                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7961                 do_div(max, bucketsize);
7962         }
7963         max = min(max, 0x80000000ULL);
7964
7965         if (numentries < low_limit)
7966                 numentries = low_limit;
7967         if (numentries > max)
7968                 numentries = max;
7969
7970         log2qty = ilog2(numentries);
7971
7972         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7973         do {
7974                 size = bucketsize << log2qty;
7975                 if (flags & HASH_EARLY) {
7976                         if (flags & HASH_ZERO)
7977                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
7978                         else
7979                                 table = memblock_alloc_raw(size,
7980                                                            SMP_CACHE_BYTES);
7981                 } else if (hashdist) {
7982                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7983                 } else {
7984                         /*
7985                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7986                          * some pages at the end of hash table which
7987                          * alloc_pages_exact() automatically does
7988                          */
7989                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7990                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7991                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7992                         }
7993                 }
7994         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7995
7996         if (!table)
7997                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7998
7999         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
8000                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
8001
8002         if (_hash_shift)
8003                 *_hash_shift = log2qty;
8004         if (_hash_mask)
8005                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8006
8007         return table;
8008 }
8009
8010 /*
8011  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8012  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
8013  *
8014  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8015  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8016  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8017  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8018  */
8019 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
8020                          int migratetype, int flags)
8021 {
8022         unsigned long found;
8023         unsigned long iter = 0;
8024         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8025         const char *reason = "unmovable page";
8026
8027         /*
8028          * TODO we could make this much more efficient by not checking every
8029          * page in the range if we know all of them are in MOVABLE_ZONE and
8030          * that the movable zone guarantees that pages are migratable but
8031          * the later is not the case right now unfortunatelly. E.g. movablecore
8032          * can still lead to having bootmem allocations in zone_movable.
8033          */
8034
8035         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8036                 /*
8037                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8038                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8039                  * so consider them movable here.
8040                  */
8041                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8042                         return false;
8043
8044                 reason = "CMA page";
8045                 goto unmovable;
8046         }
8047
8048         for (found = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
8049                 unsigned long check = pfn + iter;
8050
8051                 if (!pfn_valid_within(check))
8052                         continue;
8053
8054                 page = pfn_to_page(check);
8055
8056                 if (PageReserved(page))
8057                         goto unmovable;
8058
8059                 /*
8060                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8061                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8062                  * is movable.
8063                  */
8064                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8065                         continue;
8066
8067                 /*
8068                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8069                  * We need not scan over tail pages because we don't
8070                  * handle each tail page individually in migration.
8071                  */
8072                 if (PageHuge(page)) {
8073                         struct page *head = compound_head(page);
8074                         unsigned int skip_pages;
8075
8076                         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8077                                 goto unmovable;
8078
8079                         skip_pages = (1 << compound_order(head)) - (page - head);
8080                         iter += skip_pages - 1;
8081                         continue;
8082                 }
8083
8084                 /*
8085                  * We can't use page_count without pin a page
8086                  * because another CPU can free compound page.
8087                  * This check already skips compound tails of THP
8088                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8089                  */
8090                 if (!page_ref_count(page)) {
8091                         if (PageBuddy(page))
8092                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
8093                         continue;
8094                 }
8095
8096                 /*
8097                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8098                  * page_count() is not 0.
8099                  */
8100                 if ((flags & SKIP_HWPOISON) && PageHWPoison(page))
8101                         continue;
8102
8103                 if (__PageMovable(page))
8104                         continue;
8105
8106                 if (!PageLRU(page))
8107                         found++;
8108                 /*
8109                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8110                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8111                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8112                  */
8113                 /*
8114                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
8115                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
8116                  *
8117                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
8118                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
8119                  * page at boot.
8120                  */
8121                 if (found > count)
8122                         goto unmovable;
8123         }
8124         return false;
8125 unmovable:
8126         WARN_ON_ONCE(zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE);
8127         if (flags & REPORT_FAILURE)
8128                 dump_page(pfn_to_page(pfn + iter), reason);
8129         return true;
8130 }
8131
8132 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
8133
8134 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8135 {
8136         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8137                              pageblock_nr_pages) - 1);
8138 }
8139
8140 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8141 {
8142         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8143                                 pageblock_nr_pages));
8144 }
8145
8146 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8147 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8148                                         unsigned long start, unsigned long end)
8149 {
8150         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8151         unsigned long nr_reclaimed;
8152         unsigned long pfn = start;
8153         unsigned int tries = 0;
8154         int ret = 0;
8155
8156         migrate_prep();
8157
8158         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8159                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8160                         ret = -EINTR;
8161                         break;
8162                 }
8163
8164                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8165                         cc->nr_migratepages = 0;
8166                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8167                         if (!pfn) {
8168                                 ret = -EINTR;
8169                                 break;
8170                         }
8171                         tries = 0;
8172                 } else if (++tries == 5) {
8173                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
8174                         break;
8175                 }
8176
8177                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8178                                                         &cc->migratepages);
8179                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8180
8181                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
8182                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8183         }
8184         if (ret < 0) {
8185                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8186                 return ret;
8187         }
8188         return 0;
8189 }
8190
8191 /**
8192  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8193  * @start:      start PFN to allocate
8194  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8195  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
8196  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8197  *                      in range must have the same migratetype and it must
8198  *                      be either of the two.
8199  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8200  *
8201  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8202  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8203  *
8204  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8205  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8206  * be modified by others.
8207  *
8208  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
8209  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8210  * need to be freed with free_contig_range().
8211  */
8212 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8213                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8214 {
8215         unsigned long outer_start, outer_end;
8216         unsigned int order;
8217         int ret = 0;
8218
8219         struct compact_control cc = {
8220                 .nr_migratepages = 0,
8221                 .order = -1,
8222                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8223                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8224                 .ignore_skip_hint = true,
8225                 .no_set_skip_hint = true,
8226                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8227         };
8228         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8229
8230         /*
8231          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8232          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8233          * have different sizes, and due to the way page allocator
8234          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8235          * that page allocator won't try to merge buddies from
8236          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8237          * other migration type.
8238          *
8239          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8240          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8241          * we are interested in).  This will put all the pages in
8242          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8243          *
8244          * When this is done, we take the pages in range from page
8245          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8246          * page allocator will never consider using them.
8247          *
8248          * This lets us mark the pageblocks back as
8249          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8250          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8251          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8252          */
8253
8254         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8255                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8256         if (ret < 0)
8257                 return ret;
8258
8259         /*
8260          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8261          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8262          * which will report the busy page.
8263          *
8264          * It is possible that busy pages could become available before
8265          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8266          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8267          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8268          */
8269         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8270         if (ret && ret != -EBUSY)
8271                 goto done;
8272         ret =0;
8273
8274         /*
8275          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8276          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8277          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8278          * What we are going to do is to allocate all pages from
8279          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8280          *
8281          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8282          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8283          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8284          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8285          * once this is done free the pages we are not interested in.
8286          *
8287          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8288          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8289          */
8290
8291         lru_add_drain_all();
8292
8293         order = 0;
8294         outer_start = start;
8295         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8296                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8297                         outer_start = start;
8298                         break;
8299                 }
8300                 outer_start &= ~0UL << order;
8301         }
8302
8303         if (outer_start != start) {
8304                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
8305
8306                 /*
8307                  * outer_start page could be small order buddy page and
8308                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8309                  * in this case to report failed page properly
8310                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8311                  */
8312                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8313                         outer_start = start;
8314         }
8315
8316         /* Make sure the range is really isolated. */
8317         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
8318                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
8319                         __func__, outer_start, end);
8320                 ret = -EBUSY;
8321                 goto done;
8322         }
8323
8324         /* Grab isolated pages from freelists. */
8325         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8326         if (!outer_end) {
8327                 ret = -EBUSY;
8328                 goto done;
8329         }
8330
8331         /* Free head and tail (if any) */
8332         if (start != outer_start)
8333                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8334         if (end != outer_end)
8335                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8336
8337 done:
8338         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8339                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8340         return ret;
8341 }
8342
8343 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
8344 {
8345         unsigned int count = 0;
8346
8347         for (; nr_pages--; pfn++) {
8348                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
8349
8350                 count += page_count(page) != 1;
8351                 __free_page(page);
8352         }
8353         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
8354 }
8355 #endif
8356
8357 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
8358 /*
8359  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
8360  * page high values need to be recalulated.
8361  */
8362 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
8363 {
8364         unsigned cpu;
8365         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8366         for_each_possible_cpu(cpu)
8367                 pageset_set_high_and_batch(zone,
8368                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
8369         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8370 }
8371 #endif
8372
8373 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
8374 {
8375         unsigned long flags;
8376         int cpu;
8377         struct per_cpu_pageset *pset;
8378
8379         /* avoid races with drain_pages()  */
8380         local_irq_save(flags);
8381         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
8382                 for_each_online_cpu(cpu) {
8383                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
8384                         drain_zonestat(zone, pset);
8385                 }
8386                 free_percpu(zone->pageset);
8387                 zone->pageset = &boot_pageset;
8388         }
8389         local_irq_restore(flags);
8390 }
8391
8392 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
8393 /*
8394  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
8395  * before calling this.
8396  */
8397 void
8398 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
8399 {
8400         struct page *page;
8401         struct zone *zone;
8402         unsigned int order, i;
8403         unsigned long pfn;
8404         unsigned long flags;
8405         /* find the first valid pfn */
8406         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
8407                 if (pfn_valid(pfn))
8408                         break;
8409         if (pfn == end_pfn)
8410                 return;
8411         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
8412         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
8413         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8414         pfn = start_pfn;
8415         while (pfn < end_pfn) {
8416                 if (!pfn_valid(pfn)) {
8417                         pfn++;
8418                         continue;
8419                 }
8420                 page = pfn_to_page(pfn);
8421                 /*
8422                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8423                  * page_count() is not 0.
8424                  */
8425                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
8426                         pfn++;
8427                         SetPageReserved(page);
8428                         continue;
8429                 }
8430
8431                 BUG_ON(page_count(page));
8432                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
8433                 order = page_order(page);
8434 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
8435                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
8436                         pfn, 1 << order, end_pfn);
8437 #endif
8438                 list_del(&page->lru);
8439                 rmv_page_order(page);
8440                 zone->free_area[order].nr_free--;
8441                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
8442                         SetPageReserved((page+i));
8443                 pfn += (1 << order);
8444         }
8445         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8446 }
8447 #endif
8448
8449 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
8450 {
8451         struct zone *zone = page_zone(page);
8452         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8453         unsigned long flags;
8454         unsigned int order;
8455
8456         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8457         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8458                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8459
8460                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
8461                         break;
8462         }
8463         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8464
8465         return order < MAX_ORDER;
8466 }
8467
8468 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
8469 /*
8470  * Set PG_hwpoison flag if a given page is confirmed to be a free page.  This
8471  * test is performed under the zone lock to prevent a race against page
8472  * allocation.
8473  */
8474 bool set_hwpoison_free_buddy_page(struct page *page)
8475 {
8476         struct zone *zone = page_zone(page);
8477         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8478         unsigned long flags;
8479         unsigned int order;
8480         bool hwpoisoned = false;
8481
8482         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8483         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8484                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8485
8486                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order) {
8487                         if (!TestSetPageHWPoison(page))
8488                                 hwpoisoned = true;
8489                         break;
8490                 }
8491         }
8492         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8493
8494         return hwpoisoned;
8495 }
8496 #endif