net/mlx4_core: Fix when to save some qp context flags for dynamic VST to VGT transitions
[linux-2.6-block.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67
68 #include <asm/sections.h>
69 #include <asm/tlbflush.h>
70 #include <asm/div64.h>
71 #include "internal.h"
72
73 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
74 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
75 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
76
77 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
78 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
80 #endif
81
82 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
83 /*
84  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
85  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
86  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
87  * defined in <linux/topology.h>.
88  */
89 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
90 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
91 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
92 #endif
93
94 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
95 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
96 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
97 #endif
98
99 /*
100  * Array of node states.
101  */
102 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
103         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
104         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
105 #ifndef CONFIG_NUMA
106         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
107 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
108         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
109 #endif
110 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
111         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
112 #endif
113         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
114 #endif  /* NUMA */
115 };
116 EXPORT_SYMBOL(node_states);
117
118 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
119 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
120
121 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
122 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
123 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
124
125 int percpu_pagelist_fraction;
126 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
127
128 /*
129  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
130  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
131  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
132  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
133  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
134  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
135  */
136 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
137 {
138         return page->index;
139 }
140
141 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
142 {
143         page->index = migratetype;
144 }
145
146 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
147 /*
148  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
149  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
150  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
151  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
152  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
153  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
154  */
155
156 static gfp_t saved_gfp_mask;
157
158 void pm_restore_gfp_mask(void)
159 {
160         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
161         if (saved_gfp_mask) {
162                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
163                 saved_gfp_mask = 0;
164         }
165 }
166
167 void pm_restrict_gfp_mask(void)
168 {
169         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
170         WARN_ON(saved_gfp_mask);
171         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
172         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
173 }
174
175 bool pm_suspended_storage(void)
176 {
177         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
178                 return false;
179         return true;
180 }
181 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
182
183 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
184 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
185 #endif
186
187 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
188
189 /*
190  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
191  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
192  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
193  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
194  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
195  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
196  *
197  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
198  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
199  */
200 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
201 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
202          256,
203 #endif
204 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
205          256,
206 #endif
207 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
208          32,
209 #endif
210          32,
211 };
212
213 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
214
215 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
216 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
217          "DMA",
218 #endif
219 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
220          "DMA32",
221 #endif
222          "Normal",
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224          "HighMem",
225 #endif
226          "Movable",
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
228          "Device",
229 #endif
230 };
231
232 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
233         "Unmovable",
234         "Movable",
235         "Reclaimable",
236         "HighAtomic",
237 #ifdef CONFIG_CMA
238         "CMA",
239 #endif
240 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
241         "Isolate",
242 #endif
243 };
244
245 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
246         NULL,
247         free_compound_page,
248 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
249         free_huge_page,
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
252         free_transhuge_page,
253 #endif
254 };
255
256 int min_free_kbytes = 1024;
257 int user_min_free_kbytes = -1;
258 int watermark_scale_factor = 10;
259
260 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
261 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
262 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
263
264 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
265 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
266 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
267 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
268 static unsigned long __initdata required_movablecore;
269 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
270 static bool mirrored_kernelcore;
271
272 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
273 int movable_zone;
274 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
275 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
276
277 #if MAX_NUMNODES > 1
278 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
279 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
280 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
281 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
282 #endif
283
284 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
285
286 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
287 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
288 {
289         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
290 }
291
292 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
293 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
294 {
295         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
296
297         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
298                 return true;
299
300         return false;
301 }
302
303 /*
304  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
305  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
306  */
307 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
308                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
309                                 unsigned long *nr_initialised)
310 {
311         unsigned long max_initialise;
312
313         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
314         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
315                 return true;
316         /*
317          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
318          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
319          */
320         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
321                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
322
323         (*nr_initialised)++;
324         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
325             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
326                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
327                 return false;
328         }
329
330         return true;
331 }
332 #else
333 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
334 {
335 }
336
337 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
338 {
339         return false;
340 }
341
342 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
343                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
344                                 unsigned long *nr_initialised)
345 {
346         return true;
347 }
348 #endif
349
350 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
351 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
352                                                         unsigned long pfn)
353 {
354 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
355         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
356 #else
357         return page_zone(page)->pageblock_flags;
358 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
359 }
360
361 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
362 {
363 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
364         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
365         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
366 #else
367         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
368         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
369 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
370 }
371
372 /**
373  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
374  * @page: The page within the block of interest
375  * @pfn: The target page frame number
376  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
377  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
378  *
379  * Return: pageblock_bits flags
380  */
381 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
382                                         unsigned long pfn,
383                                         unsigned long end_bitidx,
384                                         unsigned long mask)
385 {
386         unsigned long *bitmap;
387         unsigned long bitidx, word_bitidx;
388         unsigned long word;
389
390         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
391         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
392         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
393         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
394
395         word = bitmap[word_bitidx];
396         bitidx += end_bitidx;
397         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
398 }
399
400 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
401                                         unsigned long end_bitidx,
402                                         unsigned long mask)
403 {
404         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
405 }
406
407 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
408 {
409         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
410 }
411
412 /**
413  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
414  * @page: The page within the block of interest
415  * @flags: The flags to set
416  * @pfn: The target page frame number
417  * @end_bitidx: The last bit of interest
418  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
419  */
420 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
421                                         unsigned long pfn,
422                                         unsigned long end_bitidx,
423                                         unsigned long mask)
424 {
425         unsigned long *bitmap;
426         unsigned long bitidx, word_bitidx;
427         unsigned long old_word, word;
428
429         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
430
431         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
432         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
433         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
434         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
435
436         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
437
438         bitidx += end_bitidx;
439         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
440         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
441
442         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
443         for (;;) {
444                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
445                 if (word == old_word)
446                         break;
447                 word = old_word;
448         }
449 }
450
451 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
452 {
453         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
454                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
455                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
456
457         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
458                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
459 }
460
461 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
462 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
463 {
464         int ret = 0;
465         unsigned seq;
466         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
467         unsigned long sp, start_pfn;
468
469         do {
470                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
471                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
472                 sp = zone->spanned_pages;
473                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
474                         ret = 1;
475         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
476
477         if (ret)
478                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
479                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
480                         start_pfn, start_pfn + sp);
481
482         return ret;
483 }
484
485 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
488                 return 0;
489         if (zone != page_zone(page))
490                 return 0;
491
492         return 1;
493 }
494 /*
495  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
496  */
497 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
498 {
499         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
500                 return 1;
501         if (!page_is_consistent(zone, page))
502                 return 1;
503
504         return 0;
505 }
506 #else
507 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
508 {
509         return 0;
510 }
511 #endif
512
513 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
514                 unsigned long bad_flags)
515 {
516         static unsigned long resume;
517         static unsigned long nr_shown;
518         static unsigned long nr_unshown;
519
520         /*
521          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
522          * or allow a steady drip of one report per second.
523          */
524         if (nr_shown == 60) {
525                 if (time_before(jiffies, resume)) {
526                         nr_unshown++;
527                         goto out;
528                 }
529                 if (nr_unshown) {
530                         pr_alert(
531                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
532                                 nr_unshown);
533                         nr_unshown = 0;
534                 }
535                 nr_shown = 0;
536         }
537         if (nr_shown++ == 0)
538                 resume = jiffies + 60 * HZ;
539
540         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
541                 current->comm, page_to_pfn(page));
542         __dump_page(page, reason);
543         bad_flags &= page->flags;
544         if (bad_flags)
545                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
546                                                 bad_flags, &bad_flags);
547         dump_page_owner(page);
548
549         print_modules();
550         dump_stack();
551 out:
552         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
553         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
554         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
555 }
556
557 /*
558  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
559  *
560  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
561  *
562  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
563  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
564  *
565  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
566  * page destructors. See compound_page_dtors.
567  *
568  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
569  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
570  */
571
572 void free_compound_page(struct page *page)
573 {
574         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
575 }
576
577 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
578 {
579         int i;
580         int nr_pages = 1 << order;
581
582         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
583         set_compound_order(page, order);
584         __SetPageHead(page);
585         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
586                 struct page *p = page + i;
587                 set_page_count(p, 0);
588                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
589                 set_compound_head(p, page);
590         }
591         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
592 }
593
594 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
595 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
596 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
597                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
598 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
599 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
600
601 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
602 {
603         if (!buf)
604                 return -EINVAL;
605         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
606 }
607 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
608
609 static bool need_debug_guardpage(void)
610 {
611         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
612         if (!debug_pagealloc_enabled())
613                 return false;
614
615         if (!debug_guardpage_minorder())
616                 return false;
617
618         return true;
619 }
620
621 static void init_debug_guardpage(void)
622 {
623         if (!debug_pagealloc_enabled())
624                 return;
625
626         if (!debug_guardpage_minorder())
627                 return;
628
629         _debug_guardpage_enabled = true;
630 }
631
632 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
633         .need = need_debug_guardpage,
634         .init = init_debug_guardpage,
635 };
636
637 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
638 {
639         unsigned long res;
640
641         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
642                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
643                 return 0;
644         }
645         _debug_guardpage_minorder = res;
646         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
647         return 0;
648 }
649 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
650
651 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
652                                 unsigned int order, int migratetype)
653 {
654         struct page_ext *page_ext;
655
656         if (!debug_guardpage_enabled())
657                 return false;
658
659         if (order >= debug_guardpage_minorder())
660                 return false;
661
662         page_ext = lookup_page_ext(page);
663         if (unlikely(!page_ext))
664                 return false;
665
666         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
667
668         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
669         set_page_private(page, order);
670         /* Guard pages are not available for any usage */
671         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
672
673         return true;
674 }
675
676 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
677                                 unsigned int order, int migratetype)
678 {
679         struct page_ext *page_ext;
680
681         if (!debug_guardpage_enabled())
682                 return;
683
684         page_ext = lookup_page_ext(page);
685         if (unlikely(!page_ext))
686                 return;
687
688         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
689
690         set_page_private(page, 0);
691         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
692                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
693 }
694 #else
695 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
696 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
697                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
698 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
699                                 unsigned int order, int migratetype) {}
700 #endif
701
702 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
703 {
704         set_page_private(page, order);
705         __SetPageBuddy(page);
706 }
707
708 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
709 {
710         __ClearPageBuddy(page);
711         set_page_private(page, 0);
712 }
713
714 /*
715  * This function checks whether a page is free && is the buddy
716  * we can do coalesce a page and its buddy if
717  * (a) the buddy is not in a hole &&
718  * (b) the buddy is in the buddy system &&
719  * (c) a page and its buddy have the same order &&
720  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
721  *
722  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
723  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
724  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
725  * serialized by zone->lock.
726  *
727  * For recording page's order, we use page_private(page).
728  */
729 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
730                                                         unsigned int order)
731 {
732         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
733                 return 0;
734
735         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
736                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
737                         return 0;
738
739                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
740
741                 return 1;
742         }
743
744         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
745                 /*
746                  * zone check is done late to avoid uselessly
747                  * calculating zone/node ids for pages that could
748                  * never merge.
749                  */
750                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
751                         return 0;
752
753                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
754
755                 return 1;
756         }
757         return 0;
758 }
759
760 /*
761  * Freeing function for a buddy system allocator.
762  *
763  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
764  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
765  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
766  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
767  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
768  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
769  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
770  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
771  * parts of the VM system.
772  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
773  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
774  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
775  * field.
776  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
777  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
778  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
779  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
780  * triggers coalescing into a block of larger size.
781  *
782  * -- nyc
783  */
784
785 static inline void __free_one_page(struct page *page,
786                 unsigned long pfn,
787                 struct zone *zone, unsigned int order,
788                 int migratetype)
789 {
790         unsigned long page_idx;
791         unsigned long combined_idx;
792         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
793         struct page *buddy;
794         unsigned int max_order;
795
796         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
797
798         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
799         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
800
801         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
802         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
803                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
804
805         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
806
807         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
808         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
809
810 continue_merging:
811         while (order < max_order - 1) {
812                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
813                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
814                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
815                         goto done_merging;
816                 /*
817                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
818                  * merge with it and move up one order.
819                  */
820                 if (page_is_guard(buddy)) {
821                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
822                 } else {
823                         list_del(&buddy->lru);
824                         zone->free_area[order].nr_free--;
825                         rmv_page_order(buddy);
826                 }
827                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
828                 page = page + (combined_idx - page_idx);
829                 page_idx = combined_idx;
830                 order++;
831         }
832         if (max_order < MAX_ORDER) {
833                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
834                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
835                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
836                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
837                  *
838                  * We don't want to hit this code for the more frequent
839                  * low-order merging.
840                  */
841                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
842                         int buddy_mt;
843
844                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
845                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
846                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
847
848                         if (migratetype != buddy_mt
849                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
850                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
851                                 goto done_merging;
852                 }
853                 max_order++;
854                 goto continue_merging;
855         }
856
857 done_merging:
858         set_page_order(page, order);
859
860         /*
861          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
862          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
863          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
864          * that is happening, add the free page to the tail of the list
865          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
866          * as a higher order page
867          */
868         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
869                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
870                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
871                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
872                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
873                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
874                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
875                         list_add_tail(&page->lru,
876                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
877                         goto out;
878                 }
879         }
880
881         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
882 out:
883         zone->free_area[order].nr_free++;
884 }
885
886 /*
887  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
888  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
889  * check if necessary.
890  */
891 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
892                                         unsigned long check_flags)
893 {
894         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
895                 return false;
896
897         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
898                         page_ref_count(page) |
899 #ifdef CONFIG_MEMCG
900                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
901 #endif
902                         (page->flags & check_flags)))
903                 return false;
904
905         return true;
906 }
907
908 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
909 {
910         const char *bad_reason;
911         unsigned long bad_flags;
912
913         bad_reason = NULL;
914         bad_flags = 0;
915
916         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
917                 bad_reason = "nonzero mapcount";
918         if (unlikely(page->mapping != NULL))
919                 bad_reason = "non-NULL mapping";
920         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
921                 bad_reason = "nonzero _refcount";
922         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
923                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
924                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
925         }
926 #ifdef CONFIG_MEMCG
927         if (unlikely(page->mem_cgroup))
928                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
929 #endif
930         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
931 }
932
933 static inline int free_pages_check(struct page *page)
934 {
935         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
936                 return 0;
937
938         /* Something has gone sideways, find it */
939         free_pages_check_bad(page);
940         return 1;
941 }
942
943 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
944 {
945         int ret = 1;
946
947         /*
948          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
949          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
950          */
951         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
952
953         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
954                 ret = 0;
955                 goto out;
956         }
957         switch (page - head_page) {
958         case 1:
959                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
960                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
961                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
962                         goto out;
963                 }
964                 break;
965         case 2:
966                 /*
967                  * the second tail page: ->mapping is
968                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
969                  */
970                 break;
971         default:
972                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
973                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
974                         goto out;
975                 }
976                 break;
977         }
978         if (unlikely(!PageTail(page))) {
979                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
980                 goto out;
981         }
982         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
983                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
984                 goto out;
985         }
986         ret = 0;
987 out:
988         page->mapping = NULL;
989         clear_compound_head(page);
990         return ret;
991 }
992
993 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
994                                         unsigned int order, bool check_free)
995 {
996         int bad = 0;
997
998         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
999
1000         trace_mm_page_free(page, order);
1001         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1002
1003         /*
1004          * Check tail pages before head page information is cleared to
1005          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1006          */
1007         if (unlikely(order)) {
1008                 bool compound = PageCompound(page);
1009                 int i;
1010
1011                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1012
1013                 if (compound)
1014                         ClearPageDoubleMap(page);
1015                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1016                         if (compound)
1017                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1018                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1019                                 bad++;
1020                                 continue;
1021                         }
1022                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1023                 }
1024         }
1025         if (PageMappingFlags(page))
1026                 page->mapping = NULL;
1027         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1028                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1029         if (check_free)
1030                 bad += free_pages_check(page);
1031         if (bad)
1032                 return false;
1033
1034         page_cpupid_reset_last(page);
1035         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036         reset_page_owner(page, order);
1037
1038         if (!PageHighMem(page)) {
1039                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1040                                            PAGE_SIZE << order);
1041                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1042                                            PAGE_SIZE << order);
1043         }
1044         arch_free_page(page, order);
1045         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1046         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1047         kasan_free_pages(page, order);
1048
1049         return true;
1050 }
1051
1052 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1053 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1054 {
1055         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1056 }
1057
1058 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1059 {
1060         return false;
1061 }
1062 #else
1063 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1064 {
1065         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1066 }
1067
1068 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1069 {
1070         return free_pages_check(page);
1071 }
1072 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1073
1074 /*
1075  * Frees a number of pages from the PCP lists
1076  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1077  * count is the number of pages to free.
1078  *
1079  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1080  * see if this freeing clears that state.
1081  *
1082  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1083  * pinned" detection logic.
1084  */
1085 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1086                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1087 {
1088         int migratetype = 0;
1089         int batch_free = 0;
1090         unsigned long nr_scanned;
1091         bool isolated_pageblocks;
1092
1093         spin_lock(&zone->lock);
1094         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1095         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1096         if (nr_scanned)
1097                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1098
1099         while (count) {
1100                 struct page *page;
1101                 struct list_head *list;
1102
1103                 /*
1104                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1105                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1106                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1107                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1108                  * lists
1109                  */
1110                 do {
1111                         batch_free++;
1112                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1113                                 migratetype = 0;
1114                         list = &pcp->lists[migratetype];
1115                 } while (list_empty(list));
1116
1117                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1118                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1119                         batch_free = count;
1120
1121                 do {
1122                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1123
1124                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1125                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1126                         list_del(&page->lru);
1127
1128                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1129                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1130                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1131                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1132                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1133                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1134
1135                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1136                                 continue;
1137
1138                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1139                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1140                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1141         }
1142         spin_unlock(&zone->lock);
1143 }
1144
1145 static void free_one_page(struct zone *zone,
1146                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1147                                 unsigned int order,
1148                                 int migratetype)
1149 {
1150         unsigned long nr_scanned;
1151         spin_lock(&zone->lock);
1152         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1153         if (nr_scanned)
1154                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1155
1156         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1157                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1158                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1159         }
1160         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1161         spin_unlock(&zone->lock);
1162 }
1163
1164 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1165                                 unsigned long zone, int nid)
1166 {
1167         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1168         init_page_count(page);
1169         page_mapcount_reset(page);
1170         page_cpupid_reset_last(page);
1171
1172         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1173 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1174         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1175         if (!is_highmem_idx(zone))
1176                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1177 #endif
1178 }
1179
1180 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1181                                         int nid)
1182 {
1183         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1184 }
1185
1186 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1187 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1188 {
1189         pg_data_t *pgdat;
1190         int nid, zid;
1191
1192         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1193                 return;
1194
1195         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1196         pgdat = NODE_DATA(nid);
1197
1198         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1199                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1200
1201                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1202                         break;
1203         }
1204         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1205 }
1206 #else
1207 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1208 {
1209 }
1210 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1211
1212 /*
1213  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1214  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1215  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1216  * sent to the buddy page allocator.
1217  */
1218 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1219 {
1220         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1221         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1222
1223         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1224                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1225                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1226
1227                         init_reserved_page(start_pfn);
1228
1229                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1230                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1231
1232                         SetPageReserved(page);
1233                 }
1234         }
1235 }
1236
1237 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1238 {
1239         unsigned long flags;
1240         int migratetype;
1241         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1242
1243         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1244                 return;
1245
1246         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1247         local_irq_save(flags);
1248         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1249         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1250         local_irq_restore(flags);
1251 }
1252
1253 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1254 {
1255         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1256         struct page *p = page;
1257         unsigned int loop;
1258
1259         prefetchw(p);
1260         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1261                 prefetchw(p + 1);
1262                 __ClearPageReserved(p);
1263                 set_page_count(p, 0);
1264         }
1265         __ClearPageReserved(p);
1266         set_page_count(p, 0);
1267
1268         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1269         set_page_refcounted(page);
1270         __free_pages(page, order);
1271 }
1272
1273 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1274         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1275
1276 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1277
1278 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1279 {
1280         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1281         int nid;
1282
1283         spin_lock(&early_pfn_lock);
1284         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1285         if (nid < 0)
1286                 nid = first_online_node;
1287         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1288
1289         return nid;
1290 }
1291 #endif
1292
1293 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1294 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1295                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1296 {
1297         int nid;
1298
1299         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1300         if (nid >= 0 && nid != node)
1301                 return false;
1302         return true;
1303 }
1304
1305 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1306 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1307 {
1308         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1309 }
1310
1311 #else
1312
1313 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1314 {
1315         return true;
1316 }
1317 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1318                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1319 {
1320         return true;
1321 }
1322 #endif
1323
1324
1325 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1326                                                         unsigned int order)
1327 {
1328         if (early_page_uninitialised(pfn))
1329                 return;
1330         return __free_pages_boot_core(page, order);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1335  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1336  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1337  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1338  * pageblocks.
1339  *
1340  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1341  *
1342  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1343  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1344  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1345  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1346  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1347  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1348  * page in a pageblock.
1349  */
1350 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1351                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1352 {
1353         struct page *start_page;
1354         struct page *end_page;
1355
1356         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1357         end_pfn--;
1358
1359         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1360                 return NULL;
1361
1362         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1363
1364         if (page_zone(start_page) != zone)
1365                 return NULL;
1366
1367         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1368
1369         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1370         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1371                 return NULL;
1372
1373         return start_page;
1374 }
1375
1376 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1377 {
1378         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1379         unsigned long block_end_pfn;
1380
1381         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1382         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1383                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1384                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1385
1386                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1387
1388                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1389                                              block_end_pfn, zone))
1390                         return;
1391         }
1392
1393         /* We confirm that there is no hole */
1394         zone->contiguous = true;
1395 }
1396
1397 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1398 {
1399         zone->contiguous = false;
1400 }
1401
1402 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1403 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1404                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1405 {
1406         int i;
1407
1408         if (!page)
1409                 return;
1410
1411         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1412         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1413             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1414                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1415                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1416                 return;
1417         }
1418
1419         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1420                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1421                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1422                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1423         }
1424 }
1425
1426 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1427 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1428 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1429
1430 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1431 {
1432         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1433                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1434 }
1435
1436 /* Initialise remaining memory on a node */
1437 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1438 {
1439         pg_data_t *pgdat = data;
1440         int nid = pgdat->node_id;
1441         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1442         unsigned long start = jiffies;
1443         unsigned long nr_pages = 0;
1444         unsigned long walk_start, walk_end;
1445         int i, zid;
1446         struct zone *zone;
1447         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1448         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1449
1450         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1451                 pgdat_init_report_one_done();
1452                 return 0;
1453         }
1454
1455         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1456         if (!cpumask_empty(cpumask))
1457                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1458
1459         /* Sanity check boundaries */
1460         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1461         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1462         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1463
1464         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1465         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1466                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1467                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1468                         break;
1469         }
1470
1471         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1472                 unsigned long pfn, end_pfn;
1473                 struct page *page = NULL;
1474                 struct page *free_base_page = NULL;
1475                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1476                 int nr_to_free = 0;
1477
1478                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1479                 pfn = first_init_pfn;
1480                 if (pfn < walk_start)
1481                         pfn = walk_start;
1482                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1483                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1484
1485                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1486                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1487                                 goto free_range;
1488
1489                         /*
1490                          * Ensure pfn_valid is checked every
1491                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1492                          */
1493                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1494                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1495                                         page = NULL;
1496                                         goto free_range;
1497                                 }
1498                         }
1499
1500                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1501                                 page = NULL;
1502                                 goto free_range;
1503                         }
1504
1505                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1506                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1507                                 page++;
1508                         } else {
1509                                 nr_pages += nr_to_free;
1510                                 deferred_free_range(free_base_page,
1511                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1512                                 free_base_page = NULL;
1513                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1514
1515                                 page = pfn_to_page(pfn);
1516                                 cond_resched();
1517                         }
1518
1519                         if (page->flags) {
1520                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1521                                 goto free_range;
1522                         }
1523
1524                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1525                         if (!free_base_page) {
1526                                 free_base_page = page;
1527                                 free_base_pfn = pfn;
1528                                 nr_to_free = 0;
1529                         }
1530                         nr_to_free++;
1531
1532                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1533                         continue;
1534 free_range:
1535                         /* Free the current block of pages to allocator */
1536                         nr_pages += nr_to_free;
1537                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1538                                                                 nr_to_free);
1539                         free_base_page = NULL;
1540                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1541                 }
1542                 /* Free the last block of pages to allocator */
1543                 nr_pages += nr_to_free;
1544                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1545
1546                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1547         }
1548
1549         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1550         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1551
1552         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1553                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1554
1555         pgdat_init_report_one_done();
1556         return 0;
1557 }
1558 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1559
1560 void __init page_alloc_init_late(void)
1561 {
1562         struct zone *zone;
1563
1564 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1565         int nid;
1566
1567         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1568         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1569         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1570                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1571         }
1572
1573         /* Block until all are initialised */
1574         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1575
1576         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1577         files_maxfiles_init();
1578 #endif
1579
1580         for_each_populated_zone(zone)
1581                 set_zone_contiguous(zone);
1582 }
1583
1584 #ifdef CONFIG_CMA
1585 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1586 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1587 {
1588         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1589         struct page *p = page;
1590
1591         do {
1592                 __ClearPageReserved(p);
1593                 set_page_count(p, 0);
1594         } while (++p, --i);
1595
1596         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1597
1598         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1599                 i = pageblock_nr_pages;
1600                 p = page;
1601                 do {
1602                         set_page_refcounted(p);
1603                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1604                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1605                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1606         } else {
1607                 set_page_refcounted(page);
1608                 __free_pages(page, pageblock_order);
1609         }
1610
1611         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1612 }
1613 #endif
1614
1615 /*
1616  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1617  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1618  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1619  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1620  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1621  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1622  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1623  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1624  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1625  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1626  *
1627  * -- nyc
1628  */
1629 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1630         int low, int high, struct free_area *area,
1631         int migratetype)
1632 {
1633         unsigned long size = 1 << high;
1634
1635         while (high > low) {
1636                 area--;
1637                 high--;
1638                 size >>= 1;
1639                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1640
1641                 /*
1642                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1643                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1644                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1645                  * pages will stay not present in virtual address space
1646                  */
1647                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1648                         continue;
1649
1650                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1651                 area->nr_free++;
1652                 set_page_order(&page[size], high);
1653         }
1654 }
1655
1656 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1657 {
1658         const char *bad_reason = NULL;
1659         unsigned long bad_flags = 0;
1660
1661         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1662                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1663         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1664                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1665         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1666                 bad_reason = "nonzero _count";
1667         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1668                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1669                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1670                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1671                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1672                 return;
1673         }
1674         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1675                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1676                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1677         }
1678 #ifdef CONFIG_MEMCG
1679         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1680                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1681 #endif
1682         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1683 }
1684
1685 /*
1686  * This page is about to be returned from the page allocator
1687  */
1688 static inline int check_new_page(struct page *page)
1689 {
1690         if (likely(page_expected_state(page,
1691                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1692                 return 0;
1693
1694         check_new_page_bad(page);
1695         return 1;
1696 }
1697
1698 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1699 {
1700         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1701                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1702 }
1703
1704 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1705 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1706 {
1707         return false;
1708 }
1709
1710 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1711 {
1712         return check_new_page(page);
1713 }
1714 #else
1715 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1716 {
1717         return check_new_page(page);
1718 }
1719 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1720 {
1721         return false;
1722 }
1723 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1724
1725 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1726 {
1727         int i;
1728         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1729                 struct page *p = page + i;
1730
1731                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1732                         return true;
1733         }
1734
1735         return false;
1736 }
1737
1738 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1739                                 gfp_t gfp_flags)
1740 {
1741         set_page_private(page, 0);
1742         set_page_refcounted(page);
1743
1744         arch_alloc_page(page, order);
1745         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1746         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1747         kasan_alloc_pages(page, order);
1748         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1749 }
1750
1751 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1752                                                         unsigned int alloc_flags)
1753 {
1754         int i;
1755         bool poisoned = true;
1756
1757         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1758                 struct page *p = page + i;
1759                 if (poisoned)
1760                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1761         }
1762
1763         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1764
1765         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1766                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1767                         clear_highpage(page + i);
1768
1769         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1770                 prep_compound_page(page, order);
1771
1772         /*
1773          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1774          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1775          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1776          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1777          */
1778         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1779                 set_page_pfmemalloc(page);
1780         else
1781                 clear_page_pfmemalloc(page);
1782 }
1783
1784 /*
1785  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1786  * the smallest available page from the freelists
1787  */
1788 static inline
1789 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1790                                                 int migratetype)
1791 {
1792         unsigned int current_order;
1793         struct free_area *area;
1794         struct page *page;
1795
1796         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1797         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1798                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1799                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1800                                                         struct page, lru);
1801                 if (!page)
1802                         continue;
1803                 list_del(&page->lru);
1804                 rmv_page_order(page);
1805                 area->nr_free--;
1806                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1807                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1808                 return page;
1809         }
1810
1811         return NULL;
1812 }
1813
1814
1815 /*
1816  * This array describes the order lists are fallen back to when
1817  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1818  */
1819 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1820         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1821         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1822         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1823 #ifdef CONFIG_CMA
1824         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1825 #endif
1826 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1827         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1828 #endif
1829 };
1830
1831 #ifdef CONFIG_CMA
1832 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1833                                         unsigned int order)
1834 {
1835         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1836 }
1837 #else
1838 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1839                                         unsigned int order) { return NULL; }
1840 #endif
1841
1842 /*
1843  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1844  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1845  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1846  */
1847 int move_freepages(struct zone *zone,
1848                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1849                           int migratetype)
1850 {
1851         struct page *page;
1852         unsigned int order;
1853         int pages_moved = 0;
1854
1855 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1856         /*
1857          * page_zone is not safe to call in this context when
1858          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1859          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1860          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1861          * grouping pages by mobility
1862          */
1863         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1864 #endif
1865
1866         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1867                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1868                         page++;
1869                         continue;
1870                 }
1871
1872                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1873                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1874
1875                 if (!PageBuddy(page)) {
1876                         page++;
1877                         continue;
1878                 }
1879
1880                 order = page_order(page);
1881                 list_move(&page->lru,
1882                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1883                 page += 1 << order;
1884                 pages_moved += 1 << order;
1885         }
1886
1887         return pages_moved;
1888 }
1889
1890 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1891                                 int migratetype)
1892 {
1893         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1894         struct page *start_page, *end_page;
1895
1896         start_pfn = page_to_pfn(page);
1897         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1898         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1899         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1900         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1901
1902         /* Do not cross zone boundaries */
1903         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1904                 start_page = page;
1905         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1906                 return 0;
1907
1908         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1909 }
1910
1911 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1912                                         int start_order, int migratetype)
1913 {
1914         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1915
1916         while (nr_pageblocks--) {
1917                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1918                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1919         }
1920 }
1921
1922 /*
1923  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1924  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1925  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1926  *
1927  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1928  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1929  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1930  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1931  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1932  * pageblocks.
1933  */
1934 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1935 {
1936         /*
1937          * Leaving this order check is intended, although there is
1938          * relaxed order check in next check. The reason is that
1939          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1940          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1941          * so could be changed anytime.
1942          */
1943         if (order >= pageblock_order)
1944                 return true;
1945
1946         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1947                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1948                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1949                 page_group_by_mobility_disabled)
1950                 return true;
1951
1952         return false;
1953 }
1954
1955 /*
1956  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1957  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1958  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1959  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1960  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1961  */
1962 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1963                                                           int start_type)
1964 {
1965         unsigned int current_order = page_order(page);
1966         int pages;
1967
1968         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1969         if (current_order >= pageblock_order) {
1970                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1971                 return;
1972         }
1973
1974         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1975
1976         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1977         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1978                         page_group_by_mobility_disabled)
1979                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1984  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1985  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1986  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1987  */
1988 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1989                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1990 {
1991         int i;
1992         int fallback_mt;
1993
1994         if (area->nr_free == 0)
1995                 return -1;
1996
1997         *can_steal = false;
1998         for (i = 0;; i++) {
1999                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2000                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2001                         break;
2002
2003                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2004                         continue;
2005
2006                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2007                         *can_steal = true;
2008
2009                 if (!only_stealable)
2010                         return fallback_mt;
2011
2012                 if (*can_steal)
2013                         return fallback_mt;
2014         }
2015
2016         return -1;
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2021  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2022  */
2023 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2024                                 unsigned int alloc_order)
2025 {
2026         int mt;
2027         unsigned long max_managed, flags;
2028
2029         /*
2030          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2031          * Check is race-prone but harmless.
2032          */
2033         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2034         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2035                 return;
2036
2037         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2038
2039         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2040         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2041                 goto out_unlock;
2042
2043         /* Yoink! */
2044         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2045         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2046                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2047                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2048                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2049                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2050         }
2051
2052 out_unlock:
2053         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2054 }
2055
2056 /*
2057  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2058  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2059  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2060  * to recover from than an OOM.
2061  *
2062  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2063  * pageblock is exhausted.
2064  */
2065 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2066                                                 bool force)
2067 {
2068         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2069         unsigned long flags;
2070         struct zoneref *z;
2071         struct zone *zone;
2072         struct page *page;
2073         int order;
2074         bool ret;
2075
2076         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2077                                                                 ac->nodemask) {
2078                 /*
2079                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2080                  * is really high.
2081                  */
2082                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2083                                         pageblock_nr_pages)
2084                         continue;
2085
2086                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2087                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2088                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2089
2090                         page = list_first_entry_or_null(
2091                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2092                                         struct page, lru);
2093                         if (!page)
2094                                 continue;
2095
2096                         /*
2097                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2098                          * we can counter several free pages in a pageblock
2099                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2100                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2101                          * adjust the count once.
2102                          */
2103                         if (get_pageblock_migratetype(page) ==
2104                                                         MIGRATE_HIGHATOMIC) {
2105                                 /*
2106                                  * It should never happen but changes to
2107                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2108                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2109                                  * while unreserving so be safe and watch for
2110                                  * underflows.
2111                                  */
2112                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2113                                                 pageblock_nr_pages,
2114                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2115                         }
2116
2117                         /*
2118                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2119                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2120                          * is doing the work and needs the pages. More
2121                          * importantly, if the block was always converted to
2122                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2123                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2124                          * may increase.
2125                          */
2126                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2127                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2128                         if (ret) {
2129                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2130                                 return ret;
2131                         }
2132                 }
2133                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2134         }
2135
2136         return false;
2137 }
2138
2139 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2140 static inline struct page *
2141 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2142 {
2143         struct free_area *area;
2144         unsigned int current_order;
2145         struct page *page;
2146         int fallback_mt;
2147         bool can_steal;
2148
2149         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2150         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2151                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2152                                 --current_order) {
2153                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2154                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2155                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2156                 if (fallback_mt == -1)
2157                         continue;
2158
2159                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2160                                                 struct page, lru);
2161                 if (can_steal &&
2162                         get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_HIGHATOMIC)
2163                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2164
2165                 /* Remove the page from the freelists */
2166                 area->nr_free--;
2167                 list_del(&page->lru);
2168                 rmv_page_order(page);
2169
2170                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2171                                         start_migratetype);
2172                 /*
2173                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2174                  * migratetype depending on the decisions in
2175                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2176                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2177                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2178                  */
2179                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2180
2181                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2182                         start_migratetype, fallback_mt);
2183
2184                 return page;
2185         }
2186
2187         return NULL;
2188 }
2189
2190 /*
2191  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2192  * Call me with the zone->lock already held.
2193  */
2194 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2195                                 int migratetype)
2196 {
2197         struct page *page;
2198
2199         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2200         if (unlikely(!page)) {
2201                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2202                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2203
2204                 if (!page)
2205                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2206         }
2207
2208         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2209         return page;
2210 }
2211
2212 /*
2213  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2214  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2215  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2216  */
2217 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2218                         unsigned long count, struct list_head *list,
2219                         int migratetype, bool cold)
2220 {
2221         int i, alloced = 0;
2222
2223         spin_lock(&zone->lock);
2224         for (i = 0; i < count; ++i) {
2225                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2226                 if (unlikely(page == NULL))
2227                         break;
2228
2229                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2230                         continue;
2231
2232                 /*
2233                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2234                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2235                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2236                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2237                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2238                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2239                  * properly.
2240                  */
2241                 if (likely(!cold))
2242                         list_add(&page->lru, list);
2243                 else
2244                         list_add_tail(&page->lru, list);
2245                 list = &page->lru;
2246                 alloced++;
2247                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2248                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2249                                               -(1 << order));
2250         }
2251
2252         /*
2253          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2254          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2255          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2256          * pages added to the pcp list.
2257          */
2258         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2259         spin_unlock(&zone->lock);
2260         return alloced;
2261 }
2262
2263 #ifdef CONFIG_NUMA
2264 /*
2265  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2266  * currently executing processor on remote nodes after they have
2267  * expired.
2268  *
2269  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2270  * a single processor.
2271  */
2272 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2273 {
2274         unsigned long flags;
2275         int to_drain, batch;
2276
2277         local_irq_save(flags);
2278         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2279         to_drain = min(pcp->count, batch);
2280         if (to_drain > 0) {
2281                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2282                 pcp->count -= to_drain;
2283         }
2284         local_irq_restore(flags);
2285 }
2286 #endif
2287
2288 /*
2289  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2290  *
2291  * The processor must either be the current processor and the
2292  * thread pinned to the current processor or a processor that
2293  * is not online.
2294  */
2295 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2296 {
2297         unsigned long flags;
2298         struct per_cpu_pageset *pset;
2299         struct per_cpu_pages *pcp;
2300
2301         local_irq_save(flags);
2302         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2303
2304         pcp = &pset->pcp;
2305         if (pcp->count) {
2306                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2307                 pcp->count = 0;
2308         }
2309         local_irq_restore(flags);
2310 }
2311
2312 /*
2313  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2314  *
2315  * The processor must either be the current processor and the
2316  * thread pinned to the current processor or a processor that
2317  * is not online.
2318  */
2319 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2320 {
2321         struct zone *zone;
2322
2323         for_each_populated_zone(zone) {
2324                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2325         }
2326 }
2327
2328 /*
2329  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2330  *
2331  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2332  * the single zone's pages.
2333  */
2334 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2335 {
2336         int cpu = smp_processor_id();
2337
2338         if (zone)
2339                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2340         else
2341                 drain_pages(cpu);
2342 }
2343
2344 /*
2345  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2346  *
2347  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2348  *
2349  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2350  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2351  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2352  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2353  * before the call to on_each_cpu_mask().
2354  */
2355 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2356 {
2357         int cpu;
2358
2359         /*
2360          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2361          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2362          */
2363         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2364
2365         /*
2366          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2367          * as offline notification will cause the notified
2368          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2369          * disables preemption as part of its processing
2370          */
2371         for_each_online_cpu(cpu) {
2372                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2373                 struct zone *z;
2374                 bool has_pcps = false;
2375
2376                 if (zone) {
2377                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2378                         if (pcp->pcp.count)
2379                                 has_pcps = true;
2380                 } else {
2381                         for_each_populated_zone(z) {
2382                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2383                                 if (pcp->pcp.count) {
2384                                         has_pcps = true;
2385                                         break;
2386                                 }
2387                         }
2388                 }
2389
2390                 if (has_pcps)
2391                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2392                 else
2393                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2394         }
2395         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2396                                                                 zone, 1);
2397 }
2398
2399 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2400
2401 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2402 {
2403         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2404         unsigned long flags;
2405         unsigned int order, t;
2406         struct page *page;
2407
2408         if (zone_is_empty(zone))
2409                 return;
2410
2411         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2412
2413         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2414         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2415                 if (pfn_valid(pfn)) {
2416                         page = pfn_to_page(pfn);
2417
2418                         if (page_zone(page) != zone)
2419                                 continue;
2420
2421                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2422                                 swsusp_unset_page_free(page);
2423                 }
2424
2425         for_each_migratetype_order(order, t) {
2426                 list_for_each_entry(page,
2427                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2428                         unsigned long i;
2429
2430                         pfn = page_to_pfn(page);
2431                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2432                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2433                 }
2434         }
2435         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2436 }
2437 #endif /* CONFIG_PM */
2438
2439 /*
2440  * Free a 0-order page
2441  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2442  */
2443 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2444 {
2445         struct zone *zone = page_zone(page);
2446         struct per_cpu_pages *pcp;
2447         unsigned long flags;
2448         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2449         int migratetype;
2450
2451         if (!free_pcp_prepare(page))
2452                 return;
2453
2454         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2455         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2456         local_irq_save(flags);
2457         __count_vm_event(PGFREE);
2458
2459         /*
2460          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2461          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2462          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2463          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2464          * excessively into the page allocator
2465          */
2466         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2467                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2468                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2469                         goto out;
2470                 }
2471                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2472         }
2473
2474         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2475         if (!cold)
2476                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2477         else
2478                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2479         pcp->count++;
2480         if (pcp->count >= pcp->high) {
2481                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2482                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2483                 pcp->count -= batch;
2484         }
2485
2486 out:
2487         local_irq_restore(flags);
2488 }
2489
2490 /*
2491  * Free a list of 0-order pages
2492  */
2493 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2494 {
2495         struct page *page, *next;
2496
2497         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2498                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2499                 free_hot_cold_page(page, cold);
2500         }
2501 }
2502
2503 /*
2504  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2505  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2506  * Each sub-page must be freed individually.
2507  *
2508  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2509  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2510  */
2511 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2512 {
2513         int i;
2514
2515         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2516         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2517
2518 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2519         /*
2520          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2521          * otherwise free the whole shadow.
2522          */
2523         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2524                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2525 #endif
2526
2527         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2528                 set_page_refcounted(page + i);
2529         split_page_owner(page, order);
2530 }
2531 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2532
2533 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2534 {
2535         unsigned long watermark;
2536         struct zone *zone;
2537         int mt;
2538
2539         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2540
2541         zone = page_zone(page);
2542         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2543
2544         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2545                 /*
2546                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2547                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2548                  * watermark, because we already know our high-order page
2549                  * exists.
2550                  */
2551                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2552                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2553                         return 0;
2554
2555                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2556         }
2557
2558         /* Remove page from free list */
2559         list_del(&page->lru);
2560         zone->free_area[order].nr_free--;
2561         rmv_page_order(page);
2562
2563         /*
2564          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2565          * pageblock
2566          */
2567         if (order >= pageblock_order - 1) {
2568                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2569                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2570                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2571                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2572                                 && mt != MIGRATE_HIGHATOMIC)
2573                                 set_pageblock_migratetype(page,
2574                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2575                 }
2576         }
2577
2578
2579         return 1UL << order;
2580 }
2581
2582 /*
2583  * Update NUMA hit/miss statistics
2584  *
2585  * Must be called with interrupts disabled.
2586  */
2587 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2588 {
2589 #ifdef CONFIG_NUMA
2590         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2591
2592         if (z->node != numa_node_id())
2593                 local_stat = NUMA_OTHER;
2594
2595         if (z->node == preferred_zone->node)
2596                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2597         else {
2598                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2599                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2600         }
2601         __inc_zone_state(z, local_stat);
2602 #endif
2603 }
2604
2605 /*
2606  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2607  */
2608 static inline
2609 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2610                         struct zone *zone, unsigned int order,
2611                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2612                         int migratetype)
2613 {
2614         unsigned long flags;
2615         struct page *page;
2616         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2617
2618         if (likely(order == 0)) {
2619                 struct per_cpu_pages *pcp;
2620                 struct list_head *list;
2621
2622                 local_irq_save(flags);
2623                 do {
2624                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2625                         list = &pcp->lists[migratetype];
2626                         if (list_empty(list)) {
2627                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2628                                                 pcp->batch, list,
2629                                                 migratetype, cold);
2630                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2631                                         goto failed;
2632                         }
2633
2634                         if (cold)
2635                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2636                         else
2637                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2638
2639                         list_del(&page->lru);
2640                         pcp->count--;
2641
2642                 } while (check_new_pcp(page));
2643         } else {
2644                 /*
2645                  * We most definitely don't want callers attempting to
2646                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2647                  */
2648                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2649                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2650
2651                 do {
2652                         page = NULL;
2653                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2654                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2655                                 if (page)
2656                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2657                         }
2658                         if (!page)
2659                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2660                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2661                 spin_unlock(&zone->lock);
2662                 if (!page)
2663                         goto failed;
2664                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2665                                           get_pcppage_migratetype(page));
2666         }
2667
2668         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2669         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2670         local_irq_restore(flags);
2671
2672         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2673         return page;
2674
2675 failed:
2676         local_irq_restore(flags);
2677         return NULL;
2678 }
2679
2680 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2681
2682 static struct {
2683         struct fault_attr attr;
2684
2685         bool ignore_gfp_highmem;
2686         bool ignore_gfp_reclaim;
2687         u32 min_order;
2688 } fail_page_alloc = {
2689         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2690         .ignore_gfp_reclaim = true,
2691         .ignore_gfp_highmem = true,
2692         .min_order = 1,
2693 };
2694
2695 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2696 {
2697         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2698 }
2699 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2700
2701 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2702 {
2703         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2704                 return false;
2705         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2706                 return false;
2707         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2708                 return false;
2709         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2710                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2711                 return false;
2712
2713         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2714 }
2715
2716 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2717
2718 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2719 {
2720         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2721         struct dentry *dir;
2722
2723         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2724                                         &fail_page_alloc.attr);
2725         if (IS_ERR(dir))
2726                 return PTR_ERR(dir);
2727
2728         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2729                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2730                 goto fail;
2731         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2732                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2733                 goto fail;
2734         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2735                                 &fail_page_alloc.min_order))
2736                 goto fail;
2737
2738         return 0;
2739 fail:
2740         debugfs_remove_recursive(dir);
2741
2742         return -ENOMEM;
2743 }
2744
2745 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2746
2747 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2748
2749 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2750
2751 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2752 {
2753         return false;
2754 }
2755
2756 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2757
2758 /*
2759  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2760  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2761  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2762  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2763  */
2764 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2765                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2766                          long free_pages)
2767 {
2768         long min = mark;
2769         int o;
2770         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2771
2772         /* free_pages may go negative - that's OK */
2773         free_pages -= (1 << order) - 1;
2774
2775         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2776                 min -= min / 2;
2777
2778         /*
2779          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2780          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2781          * atomic reserve but it avoids a search.
2782          */
2783         if (likely(!alloc_harder))
2784                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2785         else
2786                 min -= min / 4;
2787
2788 #ifdef CONFIG_CMA
2789         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2790         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2791                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2792 #endif
2793
2794         /*
2795          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2796          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2797          * even if a suitable page happened to be free.
2798          */
2799         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2800                 return false;
2801
2802         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2803         if (!order)
2804                 return true;
2805
2806         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2807         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2808                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2809                 int mt;
2810
2811                 if (!area->nr_free)
2812                         continue;
2813
2814                 if (alloc_harder)
2815                         return true;
2816
2817                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2818                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2819                                 return true;
2820                 }
2821
2822 #ifdef CONFIG_CMA
2823                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2824                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2825                         return true;
2826                 }
2827 #endif
2828         }
2829         return false;
2830 }
2831
2832 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2833                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2834 {
2835         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2836                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2837 }
2838
2839 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2840                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2841 {
2842         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2843         long cma_pages = 0;
2844
2845 #ifdef CONFIG_CMA
2846         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2847         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2848                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2849 #endif
2850
2851         /*
2852          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2853          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2854          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2855          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2856          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2857          */
2858         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2859                 return true;
2860
2861         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2862                                         free_pages);
2863 }
2864
2865 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2866                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2867 {
2868         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2869
2870         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2871                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2872
2873         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2874                                                                 free_pages);
2875 }
2876
2877 #ifdef CONFIG_NUMA
2878 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2879 {
2880         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2881                                 RECLAIM_DISTANCE;
2882 }
2883 #else   /* CONFIG_NUMA */
2884 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2885 {
2886         return true;
2887 }
2888 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2889
2890 /*
2891  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2892  * a page.
2893  */
2894 static struct page *
2895 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2896                                                 const struct alloc_context *ac)
2897 {
2898         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2899         struct zone *zone;
2900         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2901
2902         /*
2903          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2904          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2905          */
2906         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2907                                                                 ac->nodemask) {
2908                 struct page *page;
2909                 unsigned long mark;
2910
2911                 if (cpusets_enabled() &&
2912                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2913                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2914                                 continue;
2915                 /*
2916                  * When allocating a page cache page for writing, we
2917                  * want to get it from a node that is within its dirty
2918                  * limit, such that no single node holds more than its
2919                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2920                  * The dirty limits take into account the node's
2921                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2922                  * should be able to balance it without having to
2923                  * write pages from its LRU list.
2924                  *
2925                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2926                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2927                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2928                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2929                  * nodes are together not big enough to reach the
2930                  * global limit.  The proper fix for these situations
2931                  * will require awareness of nodes in the
2932                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2933                  */
2934                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2935                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2936                                 continue;
2937
2938                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
2939                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
2940                                 continue;
2941                         }
2942                 }
2943
2944                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2945                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2946                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2947                         int ret;
2948
2949                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2950                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2951                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2952                                 goto try_this_zone;
2953
2954                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
2955                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2956                                 continue;
2957
2958                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
2959                         switch (ret) {
2960                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
2961                                 /* did not scan */
2962                                 continue;
2963                         case NODE_RECLAIM_FULL:
2964                                 /* scanned but unreclaimable */
2965                                 continue;
2966                         default:
2967                                 /* did we reclaim enough */
2968                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2969                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2970                                         goto try_this_zone;
2971
2972                                 continue;
2973                         }
2974                 }
2975
2976 try_this_zone:
2977                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2978                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2979                 if (page) {
2980                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
2981
2982                         /*
2983                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2984                          * if the pageblock should be reserved for the future
2985                          */
2986                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2987                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2988
2989                         return page;
2990                 }
2991         }
2992
2993         return NULL;
2994 }
2995
2996 /*
2997  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2998  * meminfo in irq context.
2999  */
3000 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3001 {
3002         bool ret = false;
3003
3004 #if NODES_SHIFT > 8
3005         ret = in_interrupt();
3006 #endif
3007         return ret;
3008 }
3009
3010 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
3011                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3012                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3013
3014 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, const char *fmt, ...)
3015 {
3016         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3017         struct va_format vaf;
3018         va_list args;
3019
3020         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3021             debug_guardpage_minorder() > 0)
3022                 return;
3023
3024         /*
3025          * This documents exceptions given to allocations in certain
3026          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3027          * of allowed nodes.
3028          */
3029         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3030                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3031                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3032                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3033         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3034                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3035
3036         pr_warn("%s: ", current->comm);
3037
3038         va_start(args, fmt);
3039         vaf.fmt = fmt;
3040         vaf.va = &args;
3041         pr_cont("%pV", &vaf);
3042         va_end(args);
3043
3044         pr_cont(", mode:%#x(%pGg)\n", gfp_mask, &gfp_mask);
3045
3046         dump_stack();
3047         if (!should_suppress_show_mem())
3048                 show_mem(filter);
3049 }
3050
3051 static inline struct page *
3052 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3053         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3054 {
3055         struct oom_control oc = {
3056                 .zonelist = ac->zonelist,
3057                 .nodemask = ac->nodemask,
3058                 .memcg = NULL,
3059                 .gfp_mask = gfp_mask,
3060                 .order = order,
3061         };
3062         struct page *page;
3063
3064         *did_some_progress = 0;
3065
3066         /*
3067          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3068          * making progress for us.
3069          */
3070         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3071                 *did_some_progress = 1;
3072                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3073                 return NULL;
3074         }
3075
3076         /*
3077          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3078          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3079          * we're still under heavy pressure.
3080          */
3081         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3082                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3083         if (page)
3084                 goto out;
3085
3086         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3087                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3088                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3089                         goto out;
3090                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3091                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3092                         goto out;
3093                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3094                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3095                         goto out;
3096                 if (pm_suspended_storage())
3097                         goto out;
3098                 /*
3099                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3100                  * other request to make a forward progress.
3101                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3102                  * do much for this context but let's try it to at least get
3103                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3104                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3105                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3106                  */
3107
3108                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3109                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3110                         goto out;
3111         }
3112         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3113         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3114                 *did_some_progress = 1;
3115
3116                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3117                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3118                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3119                         /*
3120                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3121                          * are depleted
3122                          */
3123                         if (!page)
3124                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3125                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3126                 }
3127         }
3128 out:
3129         mutex_unlock(&oom_lock);
3130         return page;
3131 }
3132
3133 /*
3134  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3135  * killer is consider as the only way to move forward.
3136  */
3137 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3138
3139 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3140 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3141 static struct page *
3142 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3143                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3144                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3145 {
3146         struct page *page;
3147
3148         if (!order)
3149                 return NULL;
3150
3151         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3152         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3153                                                                         prio);
3154         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3155
3156         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3157                 return NULL;
3158
3159         /*
3160          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3161          * count a compaction stall
3162          */
3163         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3164
3165         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3166
3167         if (page) {
3168                 struct zone *zone = page_zone(page);
3169
3170                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3171                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3172                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3173                 return page;
3174         }
3175
3176         /*
3177          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3178          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3179          */
3180         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3181
3182         cond_resched();
3183
3184         return NULL;
3185 }
3186
3187 static inline bool
3188 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3189                      enum compact_result compact_result,
3190                      enum compact_priority *compact_priority,
3191                      int *compaction_retries)
3192 {
3193         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3194         int min_priority;
3195
3196         if (!order)
3197                 return false;
3198
3199         if (compaction_made_progress(compact_result))
3200                 (*compaction_retries)++;
3201
3202         /*
3203          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3204          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3205          * failure could be caused by insufficient priority
3206          */
3207         if (compaction_failed(compact_result))
3208                 goto check_priority;
3209
3210         /*
3211          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3212          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3213          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3214          * compaction.
3215          */
3216         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3217                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3218
3219         /*
3220          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3221          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3222          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3223          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3224          * would need much more detailed feedback from compaction to
3225          * make a better decision.
3226          */
3227         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3228                 max_retries /= 4;
3229         if (*compaction_retries <= max_retries)
3230                 return true;
3231
3232         /*
3233          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3234          * all retries or failed at the lower priorities.
3235          */
3236 check_priority:
3237         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3238                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3239         if (*compact_priority > min_priority) {
3240                 (*compact_priority)--;
3241                 *compaction_retries = 0;
3242                 return true;
3243         }
3244         return false;
3245 }
3246 #else
3247 static inline struct page *
3248 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3249                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3250                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3251 {
3252         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3253         return NULL;
3254 }
3255
3256 static inline bool
3257 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3258                      enum compact_result compact_result,
3259                      enum compact_priority *compact_priority,
3260                      int *compaction_retries)
3261 {
3262         struct zone *zone;
3263         struct zoneref *z;
3264
3265         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3266                 return false;
3267
3268         /*
3269          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3270          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3271          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3272          * watermarks are OK.
3273          */
3274         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3275                                         ac->nodemask) {
3276                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3277                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3278                         return true;
3279         }
3280         return false;
3281 }
3282 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3283
3284 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3285 static int
3286 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3287                                         const struct alloc_context *ac)
3288 {
3289         struct reclaim_state reclaim_state;
3290         int progress;
3291
3292         cond_resched();
3293
3294         /* We now go into synchronous reclaim */
3295         cpuset_memory_pressure_bump();
3296         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3297         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3298         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3299         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3300
3301         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3302                                                                 ac->nodemask);
3303
3304         current->reclaim_state = NULL;
3305         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3306         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3307
3308         cond_resched();
3309
3310         return progress;
3311 }
3312
3313 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3314 static inline struct page *
3315 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3316                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3317                 unsigned long *did_some_progress)
3318 {
3319         struct page *page = NULL;
3320         bool drained = false;
3321
3322         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3323         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3324                 return NULL;
3325
3326 retry:
3327         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3328
3329         /*
3330          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3331          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3332          * Shrink them them and try again
3333          */
3334         if (!page && !drained) {
3335                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3336                 drain_all_pages(NULL);
3337                 drained = true;
3338                 goto retry;
3339         }
3340
3341         return page;
3342 }
3343
3344 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3345 {
3346         struct zoneref *z;
3347         struct zone *zone;
3348         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3349
3350         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3351                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3352                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3353                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3354                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3355         }
3356 }
3357
3358 static inline unsigned int
3359 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3360 {
3361         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3362
3363         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3364         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3365
3366         /*
3367          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3368          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3369          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3370          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3371          */
3372         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3373
3374         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3375                 /*
3376                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3377                  * if it can't schedule.
3378                  */
3379                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3380                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3381                 /*
3382                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3383                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3384                  */
3385                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3386         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3387                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3388
3389 #ifdef CONFIG_CMA
3390         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3391                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3392 #endif
3393         return alloc_flags;
3394 }
3395
3396 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3397 {
3398         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3399                 return false;
3400
3401         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3402                 return true;
3403         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3404                 return true;
3405         if (!in_interrupt() &&
3406                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3407                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3408                 return true;
3409
3410         return false;
3411 }
3412
3413 /*
3414  * Maximum number of reclaim retries without any progress before OOM killer
3415  * is consider as the only way to move forward.
3416  */
3417 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
3418
3419 /*
3420  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3421  * for the given allocation request.
3422  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3423  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3424  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3425  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3426  * no_progress_loops).
3427  *
3428  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3429  */
3430 static inline bool
3431 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3432                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3433                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3434 {
3435         struct zone *zone;
3436         struct zoneref *z;
3437
3438         /*
3439          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3440          * their order will become available due to high fragmentation so
3441          * always increment the no progress counter for them
3442          */
3443         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3444                 *no_progress_loops = 0;
3445         else
3446                 (*no_progress_loops)++;
3447
3448         /*
3449          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3450          * several times in the row.
3451          */
3452         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3453                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3454                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3455         }
3456
3457         /*
3458          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3459          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3460          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3461          * screwed and have to go OOM.
3462          */
3463         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3464                                         ac->nodemask) {
3465                 unsigned long available;
3466                 unsigned long reclaimable;
3467
3468                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3469                 available -= DIV_ROUND_UP((*no_progress_loops) * available,
3470                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3471                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3472
3473                 /*
3474                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3475                  * available?
3476                  */
3477                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3478                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3479                         /*
3480                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3481                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3482                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3483                          * prevent from pre mature OOM
3484                          */
3485                         if (!did_some_progress) {
3486                                 unsigned long write_pending;
3487
3488                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3489                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3490
3491                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3492                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3493                                         return true;
3494                                 }
3495                         }
3496
3497                         /*
3498                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3499                          * context and the current implementation of the WQ
3500                          * concurrency control doesn't recognize that
3501                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3502                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3503                          * do a short sleep here rather than calling
3504                          * cond_resched().
3505                          */
3506                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3507                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3508                         else
3509                                 cond_resched();
3510
3511                         return true;
3512                 }
3513         }
3514
3515         return false;
3516 }
3517
3518 static inline struct page *
3519 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3520                                                 struct alloc_context *ac)
3521 {
3522         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3523         struct page *page = NULL;
3524         unsigned int alloc_flags;
3525         unsigned long did_some_progress;
3526         enum compact_priority compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3527         enum compact_result compact_result;
3528         int compaction_retries = 0;
3529         int no_progress_loops = 0;
3530         unsigned long alloc_start = jiffies;
3531         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3532
3533         /*
3534          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3535          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3536          * be using allocators in order of preference for an area that is
3537          * too large.
3538          */
3539         if (order >= MAX_ORDER) {
3540                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3541                 return NULL;
3542         }
3543
3544         /*
3545          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3546          * callers that are not in atomic context.
3547          */
3548         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3549                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3550                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3551
3552         /*
3553          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3554          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3555          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3556          */
3557         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3558
3559         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3560                 wake_all_kswapds(order, ac);
3561
3562         /*
3563          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3564          * that first
3565          */
3566         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3567         if (page)
3568                 goto got_pg;
3569
3570         /*
3571          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3572          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3573          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3574          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3575          */
3576         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3577                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3578                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3579                                                 alloc_flags, ac,
3580                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3581                                                 &compact_result);
3582                 if (page)
3583                         goto got_pg;
3584
3585                 /*
3586                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3587                  * includes THP page fault allocations
3588                  */
3589                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3590                         /*
3591                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3592                          * it is because sync compaction recently failed. If
3593                          * this is the case and the caller requested a THP
3594                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3595                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3596                          * direct reclaim.
3597                          */
3598                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3599                                 goto nopage;
3600
3601                         /*
3602                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3603                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3604                          * using async compaction.
3605                          */
3606                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3607                 }
3608         }
3609
3610 retry:
3611         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3612         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3613                 wake_all_kswapds(order, ac);
3614
3615         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3616                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3617
3618         /*
3619          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3620          * These allocations are high priority and system rather than user
3621          * orientated.
3622          */
3623         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3624                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3625                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3626                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3627         }
3628
3629         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3630         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3631         if (page)
3632                 goto got_pg;
3633
3634         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3635         if (!can_direct_reclaim) {
3636                 /*
3637                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3638                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3639                  * to fail.
3640                  */
3641                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3642                 goto nopage;
3643         }
3644
3645         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3646         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3647                 /*
3648                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3649                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3650                  * for somebody to do a work for us.
3651                  */
3652                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3653                         cond_resched();
3654                         goto retry;
3655                 }
3656                 goto nopage;
3657         }
3658
3659         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3660         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3661                 goto nopage;
3662
3663
3664         /* Try direct reclaim and then allocating */
3665         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3666                                                         &did_some_progress);
3667         if (page)
3668                 goto got_pg;
3669
3670         /* Try direct compaction and then allocating */
3671         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3672                                         compact_priority, &compact_result);
3673         if (page)
3674                 goto got_pg;
3675
3676         /* Do not loop if specifically requested */
3677         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3678                 goto nopage;
3679
3680         /*
3681          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3682          * __GFP_REPEAT
3683          */
3684         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3685                 goto nopage;
3686
3687         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3688         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3689                 warn_alloc(gfp_mask,
3690                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3691                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3692                 stall_timeout += 10 * HZ;
3693         }
3694
3695         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3696                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3697                 goto retry;
3698
3699         /*
3700          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3701          * reclaim is not able to make any progress because the current
3702          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3703          * of free memory (see __compaction_suitable)
3704          */
3705         if (did_some_progress > 0 &&
3706                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3707                                 compact_result, &compact_priority,
3708                                 &compaction_retries))
3709                 goto retry;
3710
3711         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3712         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3713         if (page)
3714                 goto got_pg;
3715
3716         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3717         if (did_some_progress) {
3718                 no_progress_loops = 0;
3719                 goto retry;
3720         }
3721
3722 nopage:
3723         warn_alloc(gfp_mask,
3724                         "page allocation failure: order:%u", order);
3725 got_pg:
3726         return page;
3727 }
3728
3729 /*
3730  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3731  */
3732 struct page *
3733 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3734                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3735 {
3736         struct page *page;
3737         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3738         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3739         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3740         struct alloc_context ac = {
3741                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3742                 .zonelist = zonelist,
3743                 .nodemask = nodemask,
3744                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3745         };
3746
3747         if (cpusets_enabled()) {
3748                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3749                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3750                 if (!ac.nodemask)
3751                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3752         }
3753
3754         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3755
3756         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3757
3758         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3759
3760         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3761                 return NULL;
3762
3763         /*
3764          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3765          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3766          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3767          */
3768         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3769                 return NULL;
3770
3771         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3772                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3773
3774 retry_cpuset:
3775         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3776
3777         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3778         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3779
3780         /*
3781          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3782          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3783          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3784          */
3785         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3786                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3787         if (!ac.preferred_zoneref) {
3788                 page = NULL;
3789                 goto no_zone;
3790         }
3791
3792         /* First allocation attempt */
3793         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3794         if (likely(page))
3795                 goto out;
3796
3797         /*
3798          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3799          * because I/O on the device might not complete.
3800          */
3801         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3802         ac.spread_dirty_pages = false;
3803
3804         /*
3805          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3806          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3807          */
3808         if (cpusets_enabled())
3809                 ac.nodemask = nodemask;
3810         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3811
3812 no_zone:
3813         /*
3814          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3815          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3816          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3817          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3818          */
3819         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3820                 alloc_mask = gfp_mask;
3821                 goto retry_cpuset;
3822         }
3823
3824 out:
3825         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3826             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3827                 __free_pages(page, order);
3828                 page = NULL;
3829         }
3830
3831         if (kmemcheck_enabled && page)
3832                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3833
3834         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3835
3836         return page;
3837 }
3838 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3839
3840 /*
3841  * Common helper functions.
3842  */
3843 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3844 {
3845         struct page *page;
3846
3847         /*
3848          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3849          * a highmem page
3850          */
3851         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3852
3853         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3854         if (!page)
3855                 return 0;
3856         return (unsigned long) page_address(page);
3857 }
3858 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3859
3860 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3861 {
3862         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3863 }
3864 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3865
3866 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3867 {
3868         if (put_page_testzero(page)) {
3869                 if (order == 0)
3870                         free_hot_cold_page(page, false);
3871                 else
3872                         __free_pages_ok(page, order);
3873         }
3874 }
3875
3876 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3877
3878 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3879 {
3880         if (addr != 0) {
3881                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3882                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3883         }
3884 }
3885
3886 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3887
3888 /*
3889  * Page Fragment:
3890  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3891  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3892  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3893  *
3894  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3895  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3896  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3897  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3898  */
3899 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
3900                                              gfp_t gfp_mask)
3901 {
3902         struct page *page = NULL;
3903         gfp_t gfp = gfp_mask;
3904
3905 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3906         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3907                     __GFP_NOMEMALLOC;
3908         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3909                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3910         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3911 #endif
3912         if (unlikely(!page))
3913                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3914
3915         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3916
3917         return page;
3918 }
3919
3920 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
3921 {
3922         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
3923
3924         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
3925                 unsigned int order = compound_order(page);
3926
3927                 if (order == 0)
3928                         free_hot_cold_page(page, false);
3929                 else
3930                         __free_pages_ok(page, order);
3931         }
3932 }
3933 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
3934
3935 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
3936                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3937 {
3938         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3939         struct page *page;
3940         int offset;
3941
3942         if (unlikely(!nc->va)) {
3943 refill:
3944                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
3945                 if (!page)
3946                         return NULL;
3947
3948 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3949                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3950                 size = nc->size;
3951 #endif
3952                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3953                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3954                  */
3955                 page_ref_add(page, size - 1);
3956
3957                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3958                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3959                 nc->pagecnt_bias = size;
3960                 nc->offset = size;
3961         }
3962
3963         offset = nc->offset - fragsz;
3964         if (unlikely(offset < 0)) {
3965                 page = virt_to_page(nc->va);
3966
3967                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3968                         goto refill;
3969
3970 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3971                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3972                 size = nc->size;
3973 #endif
3974                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3975                 set_page_count(page, size);
3976
3977                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3978                 nc->pagecnt_bias = size;
3979                 offset = size - fragsz;
3980         }
3981
3982         nc->pagecnt_bias--;
3983         nc->offset = offset;
3984
3985         return nc->va + offset;
3986 }
3987 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
3988
3989 /*
3990  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3991  */
3992 void page_frag_free(void *addr)
3993 {
3994         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3995
3996         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3997                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3998 }
3999 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4000
4001 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4002                 size_t size)
4003 {
4004         if (addr) {
4005                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4006                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4007
4008                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4009                 while (used < alloc_end) {
4010                         free_page(used);
4011                         used += PAGE_SIZE;
4012                 }
4013         }
4014         return (void *)addr;
4015 }
4016
4017 /**
4018  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4019  * @size: the number of bytes to allocate
4020  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4021  *
4022  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4023  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4024  * allocate memory in power-of-two pages.
4025  *
4026  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4027  *
4028  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4029  */
4030 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4031 {
4032         unsigned int order = get_order(size);
4033         unsigned long addr;
4034
4035         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4036         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4037 }
4038 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4039
4040 /**
4041  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4042  *                         pages on a node.
4043  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4044  * @size: the number of bytes to allocate
4045  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4046  *
4047  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4048  * back.
4049  */
4050 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4051 {
4052         unsigned int order = get_order(size);
4053         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4054         if (!p)
4055                 return NULL;
4056         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4057 }
4058
4059 /**
4060  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4061  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4062  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4063  *
4064  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4065  */
4066 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4067 {
4068         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4069         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4070
4071         while (addr < end) {
4072                 free_page(addr);
4073                 addr += PAGE_SIZE;
4074         }
4075 }
4076 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4077
4078 /**
4079  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4080  * @offset: The zone index of the highest zone
4081  *
4082  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4083  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4084  * zone, the number of pages is calculated as:
4085  *     managed_pages - high_pages
4086  */
4087 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4088 {
4089         struct zoneref *z;
4090         struct zone *zone;
4091
4092         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4093         unsigned long sum = 0;
4094
4095         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4096
4097         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4098                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4099                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4100                 if (size > high)
4101                         sum += size - high;
4102         }
4103
4104         return sum;
4105 }
4106
4107 /**
4108  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4109  *
4110  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4111  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4112  */
4113 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4114 {
4115         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4116 }
4117 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4118
4119 /**
4120  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4121  *
4122  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4123  * high watermark within all zones.
4124  */
4125 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4126 {
4127         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4128 }
4129
4130 static inline void show_node(struct zone *zone)
4131 {
4132         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4133                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4134 }
4135
4136 long si_mem_available(void)
4137 {
4138         long available;
4139         unsigned long pagecache;
4140         unsigned long wmark_low = 0;
4141         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4142         struct zone *zone;
4143         int lru;
4144
4145         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4146                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4147
4148         for_each_zone(zone)
4149                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4150
4151         /*
4152          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4153          * without causing swapping.
4154          */
4155         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4156
4157         /*
4158          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4159          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4160          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4161          */
4162         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4163         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4164         available += pagecache;
4165
4166         /*
4167          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4168          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4169          */
4170         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4171                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4172
4173         if (available < 0)
4174                 available = 0;
4175         return available;
4176 }
4177 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4178
4179 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4180 {
4181         val->totalram = totalram_pages;
4182         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4183         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4184         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4185         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4186         val->freehigh = nr_free_highpages();
4187         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4188 }
4189
4190 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4191
4192 #ifdef CONFIG_NUMA
4193 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4194 {
4195         int zone_type;          /* needs to be signed */
4196         unsigned long managed_pages = 0;
4197         unsigned long managed_highpages = 0;
4198         unsigned long free_highpages = 0;
4199         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4200
4201         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4202                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4203         val->totalram = managed_pages;
4204         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4205         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4206 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4207         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4208                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4209
4210                 if (is_highmem(zone)) {
4211                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4212                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4213                 }
4214         }
4215         val->totalhigh = managed_highpages;
4216         val->freehigh = free_highpages;
4217 #else
4218         val->totalhigh = managed_highpages;
4219         val->freehigh = free_highpages;
4220 #endif
4221         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4222 }
4223 #endif
4224
4225 /*
4226  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4227  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4228  */
4229 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4230 {
4231         bool ret = false;
4232         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4233
4234         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4235                 goto out;
4236
4237         do {
4238                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4239                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4240         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4241 out:
4242         return ret;
4243 }
4244
4245 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4246
4247 static void show_migration_types(unsigned char type)
4248 {
4249         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4250                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4251                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4252                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4253                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4254 #ifdef CONFIG_CMA
4255                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4256 #endif
4257 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4258                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4259 #endif
4260         };
4261         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4262         char *p = tmp;
4263         int i;
4264
4265         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4266                 if (type & (1 << i))
4267                         *p++ = types[i];
4268         }
4269
4270         *p = '\0';
4271         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4272 }
4273
4274 /*
4275  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4276  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4277  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4278  *
4279  * Bits in @filter:
4280  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4281  *   cpuset.
4282  */
4283 void show_free_areas(unsigned int filter)
4284 {
4285         unsigned long free_pcp = 0;
4286         int cpu;
4287         struct zone *zone;
4288         pg_data_t *pgdat;
4289
4290         for_each_populated_zone(zone) {
4291                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4292                         continue;
4293
4294                 for_each_online_cpu(cpu)
4295                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4296         }
4297
4298         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4299                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4300                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4301                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4302                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4303                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4304                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4305                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4306                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4307                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4308                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4309                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4310                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4311                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4312                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4313                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4314                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4315                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4316                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4317                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4318                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4319                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4320                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4321                 free_pcp,
4322                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4323
4324         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4325                 printk("Node %d"
4326                         " active_anon:%lukB"
4327                         " inactive_anon:%lukB"
4328                         " active_file:%lukB"
4329                         " inactive_file:%lukB"
4330                         " unevictable:%lukB"
4331                         " isolated(anon):%lukB"
4332                         " isolated(file):%lukB"
4333                         " mapped:%lukB"
4334                         " dirty:%lukB"
4335                         " writeback:%lukB"
4336                         " shmem:%lukB"
4337 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4338                         " shmem_thp: %lukB"
4339                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4340                         " anon_thp: %lukB"
4341 #endif
4342                         " writeback_tmp:%lukB"
4343                         " unstable:%lukB"
4344                         " pages_scanned:%lu"
4345                         " all_unreclaimable? %s"
4346                         "\n",
4347                         pgdat->node_id,
4348                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4349                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4350                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4351                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4352                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4353                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4354                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4355                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4356                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4357                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4358 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4359                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4360                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4361                                         * HPAGE_PMD_NR),
4362                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4363 #endif
4364                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4365                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4366                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4367                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4368                         !pgdat_reclaimable(pgdat) ? "yes" : "no");
4369         }
4370
4371         for_each_populated_zone(zone) {
4372                 int i;
4373
4374                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4375                         continue;
4376
4377                 free_pcp = 0;
4378                 for_each_online_cpu(cpu)
4379                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4380
4381                 show_node(zone);
4382                 printk(KERN_CONT
4383                         "%s"
4384                         " free:%lukB"
4385                         " min:%lukB"
4386                         " low:%lukB"
4387                         " high:%lukB"
4388                         " active_anon:%lukB"
4389                         " inactive_anon:%lukB"
4390                         " active_file:%lukB"
4391                         " inactive_file:%lukB"
4392                         " unevictable:%lukB"
4393                         " writepending:%lukB"
4394                         " present:%lukB"
4395                         " managed:%lukB"
4396                         " mlocked:%lukB"
4397                         " slab_reclaimable:%lukB"
4398                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4399                         " kernel_stack:%lukB"
4400                         " pagetables:%lukB"
4401                         " bounce:%lukB"
4402                         " free_pcp:%lukB"
4403                         " local_pcp:%ukB"
4404                         " free_cma:%lukB"
4405                         "\n",
4406                         zone->name,
4407                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4408                         K(min_wmark_pages(zone)),
4409                         K(low_wmark_pages(zone)),
4410                         K(high_wmark_pages(zone)),
4411                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4412                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4413                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4414                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4415                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4416                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4417                         K(zone->present_pages),
4418                         K(zone->managed_pages),
4419                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4420                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4421                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4422                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4423                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4424                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4425                         K(free_pcp),
4426                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4427                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4428                 printk("lowmem_reserve[]:");
4429                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4430                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4431                 printk(KERN_CONT "\n");
4432         }
4433
4434         for_each_populated_zone(zone) {
4435                 unsigned int order;
4436                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4437                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4438
4439                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4440                         continue;
4441                 show_node(zone);
4442                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4443
4444                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4445                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4446                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4447                         int type;
4448
4449                         nr[order] = area->nr_free;
4450                         total += nr[order] << order;
4451
4452                         types[order] = 0;
4453                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4454                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4455                                         types[order] |= 1 << type;
4456                         }
4457                 }
4458                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4459                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4460                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4461                                nr[order], K(1UL) << order);
4462                         if (nr[order])
4463                                 show_migration_types(types[order]);
4464                 }
4465                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4466         }
4467
4468         hugetlb_show_meminfo();
4469
4470         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4471
4472         show_swap_cache_info();
4473 }
4474
4475 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4476 {
4477         zoneref->zone = zone;
4478         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4479 }
4480
4481 /*
4482  * Builds allocation fallback zone lists.
4483  *
4484  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4485  */
4486 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4487                                 int nr_zones)
4488 {
4489         struct zone *zone;
4490         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4491
4492         do {
4493                 zone_type--;
4494                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4495                 if (managed_zone(zone)) {
4496                         zoneref_set_zone(zone,
4497                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4498                         check_highest_zone(zone_type);
4499                 }
4500         } while (zone_type);
4501
4502         return nr_zones;
4503 }
4504
4505
4506 /*
4507  *  zonelist_order:
4508  *  0 = automatic detection of better ordering.
4509  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4510  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4511  *
4512  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4513  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4514  */
4515 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4516 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4517 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4518
4519 /* zonelist order in the kernel.
4520  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4521  */
4522 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4523 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4524
4525
4526 #ifdef CONFIG_NUMA
4527 /* The value user specified ....changed by config */
4528 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4529 /* string for sysctl */
4530 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4531 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4532
4533 /*
4534  * interface for configure zonelist ordering.
4535  * command line option "numa_zonelist_order"
4536  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4537  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4538  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4539  */
4540
4541 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4542 {
4543         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4544                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4545         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4546                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4547         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4548                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4549         } else {
4550                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4551                 return -EINVAL;
4552         }
4553         return 0;
4554 }
4555
4556 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4557 {
4558         int ret;
4559
4560         if (!s)
4561                 return 0;
4562
4563         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4564         if (ret == 0)
4565                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4566
4567         return ret;
4568 }
4569 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4570
4571 /*
4572  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4573  */
4574 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4575                 void __user *buffer, size_t *length,
4576                 loff_t *ppos)
4577 {
4578         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4579         int ret;
4580         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4581
4582         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4583         if (write) {
4584                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4585                         ret = -EINVAL;
4586                         goto out;
4587                 }
4588                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4589         }
4590         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4591         if (ret)
4592                 goto out;
4593         if (write) {
4594                 int oldval = user_zonelist_order;
4595
4596                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4597                 if (ret) {
4598                         /*
4599                          * bogus value.  restore saved string
4600                          */
4601                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4602                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4603                         user_zonelist_order = oldval;
4604                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4605                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4606                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4607                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4608                 }
4609         }
4610 out:
4611         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4612         return ret;
4613 }
4614
4615
4616 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4617 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4618
4619 /**
4620  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4621  * @node: node whose fallback list we're appending
4622  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4623  *
4624  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4625  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4626  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4627  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4628  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4629  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4630  * on them otherwise.
4631  * It returns -1 if no node is found.
4632  */
4633 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4634 {
4635         int n, val;
4636         int min_val = INT_MAX;
4637         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4638         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4639
4640         /* Use the local node if we haven't already */
4641         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4642                 node_set(node, *used_node_mask);
4643                 return node;
4644         }
4645
4646         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4647
4648                 /* Don't want a node to appear more than once */
4649                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4650                         continue;
4651
4652                 /* Use the distance array to find the distance */
4653                 val = node_distance(node, n);
4654
4655                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4656                 val += (n < node);
4657
4658                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4659                 tmp = cpumask_of_node(n);
4660                 if (!cpumask_empty(tmp))
4661                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4662
4663                 /* Slight preference for less loaded node */
4664                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4665                 val += node_load[n];
4666
4667                 if (val < min_val) {
4668                         min_val = val;
4669                         best_node = n;
4670                 }
4671         }
4672
4673         if (best_node >= 0)
4674                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4675
4676         return best_node;
4677 }
4678
4679
4680 /*
4681  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4682  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4683  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4684  */
4685 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4686 {
4687         int j;
4688         struct zonelist *zonelist;
4689
4690         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4691         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4692                 ;
4693         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4694         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4695         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4696 }
4697
4698 /*
4699  * Build gfp_thisnode zonelists
4700  */
4701 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4702 {
4703         int j;
4704         struct zonelist *zonelist;
4705
4706         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4707         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4708         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4709         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4710 }
4711
4712 /*
4713  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4714  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4715  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4716  * may still exist in local DMA zone.
4717  */
4718 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4719
4720 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4721 {
4722         int pos, j, node;
4723         int zone_type;          /* needs to be signed */
4724         struct zone *z;
4725         struct zonelist *zonelist;
4726
4727         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4728         pos = 0;
4729         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4730                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4731                         node = node_order[j];
4732                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4733                         if (managed_zone(z)) {
4734                                 zoneref_set_zone(z,
4735                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4736                                 check_highest_zone(zone_type);
4737                         }
4738                 }
4739         }
4740         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4741         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4742 }
4743
4744 #if defined(CONFIG_64BIT)
4745 /*
4746  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4747  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4748  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4749  */
4750 static int default_zonelist_order(void)
4751 {
4752         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4753 }
4754 #else
4755 /*
4756  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4757  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4758  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4759  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4760  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4761  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4762  */
4763 static int default_zonelist_order(void)
4764 {
4765         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4766 }
4767 #endif /* CONFIG_64BIT */
4768
4769 static void set_zonelist_order(void)
4770 {
4771         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4772                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4773         else
4774                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4775 }
4776
4777 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4778 {
4779         int i, node, load;
4780         nodemask_t used_mask;
4781         int local_node, prev_node;
4782         struct zonelist *zonelist;
4783         unsigned int order = current_zonelist_order;
4784
4785         /* initialize zonelists */
4786         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4787                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4788                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4789                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4790         }
4791
4792         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4793         local_node = pgdat->node_id;
4794         load = nr_online_nodes;
4795         prev_node = local_node;
4796         nodes_clear(used_mask);
4797
4798         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4799         i = 0;
4800
4801         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4802                 /*
4803                  * We don't want to pressure a particular node.
4804                  * So adding penalty to the first node in same
4805                  * distance group to make it round-robin.
4806                  */
4807                 if (node_distance(local_node, node) !=
4808                     node_distance(local_node, prev_node))
4809                         node_load[node] = load;
4810
4811                 prev_node = node;
4812                 load--;
4813                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4814                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4815                 else
4816                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4817         }
4818
4819         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4820                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4821                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4822         }
4823
4824         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4825 }
4826
4827 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4828 /*
4829  * Return node id of node used for "local" allocations.
4830  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4831  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4832  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4833  */
4834 int local_memory_node(int node)
4835 {
4836         struct zoneref *z;
4837
4838         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4839                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4840                                    NULL);
4841         return z->zone->node;
4842 }
4843 #endif
4844
4845 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4846 static void setup_min_slab_ratio(void);
4847 #else   /* CONFIG_NUMA */
4848
4849 static void set_zonelist_order(void)
4850 {
4851         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4852 }
4853
4854 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4855 {
4856         int node, local_node;
4857         enum zone_type j;
4858         struct zonelist *zonelist;
4859
4860         local_node = pgdat->node_id;
4861
4862         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4863         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4864
4865         /*
4866          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4867          * of all the other nodes.
4868          * We don't want to pressure a particular node, so when
4869          * building the zones for node N, we make sure that the
4870          * zones coming right after the local ones are those from
4871          * node N+1 (modulo N)
4872          */
4873         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4874                 if (!node_online(node))
4875                         continue;
4876                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4877         }
4878         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4879                 if (!node_online(node))
4880                         continue;
4881                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4882         }
4883
4884         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4885         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4886 }
4887
4888 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4889
4890 /*
4891  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4892  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4893  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4894  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4895  * with interrupts disabled.
4896  *
4897  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4898  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4899  * hotplugged processors.
4900  *
4901  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4902  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4903  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4904  */
4905 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4906 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4907 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4908
4909 /*
4910  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4911  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4912  */
4913 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4914
4915 /* return values int ....just for stop_machine() */
4916 static int __build_all_zonelists(void *data)
4917 {
4918         int nid;
4919         int cpu;
4920         pg_data_t *self = data;
4921
4922 #ifdef CONFIG_NUMA
4923         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4924 #endif
4925
4926         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4927                 build_zonelists(self);
4928         }
4929
4930         for_each_online_node(nid) {
4931                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4932
4933                 build_zonelists(pgdat);
4934         }
4935
4936         /*
4937          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4938          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4939          * each zone will be allocated later when the per cpu
4940          * allocator is available.
4941          *
4942          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4943          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4944          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4945          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4946          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4947          * (a chicken-egg dilemma).
4948          */
4949         for_each_possible_cpu(cpu) {
4950                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4951
4952 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4953                 /*
4954                  * We now know the "local memory node" for each node--
4955                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4956                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4957                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4958                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4959                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4960                  */
4961                 if (cpu_online(cpu))
4962                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4963 #endif
4964         }
4965
4966         return 0;
4967 }
4968
4969 static noinline void __init
4970 build_all_zonelists_init(void)
4971 {
4972         __build_all_zonelists(NULL);
4973         mminit_verify_zonelist();
4974         cpuset_init_current_mems_allowed();
4975 }
4976
4977 /*
4978  * Called with zonelists_mutex held always
4979  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4980  *
4981  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4982  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4983  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4984  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4985  */
4986 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4987 {
4988         set_zonelist_order();
4989
4990         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4991                 build_all_zonelists_init();
4992         } else {
4993 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4994                 if (zone)
4995                         setup_zone_pageset(zone);
4996 #endif
4997                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4998                    of zonelist */
4999                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5000                 /* cpuset refresh routine should be here */
5001         }
5002         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5003         /*
5004          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5005          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5006          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5007          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5008          * disabled and enable it later
5009          */
5010         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5011                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5012         else
5013                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5014
5015         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5016                 nr_online_nodes,
5017                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5018                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5019                 vm_total_pages);
5020 #ifdef CONFIG_NUMA
5021         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5022 #endif
5023 }
5024
5025 /*
5026  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5027  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5028  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5029  */
5030 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5031                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5032 {
5033         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5034         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5035         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5036         unsigned long pfn;
5037         unsigned long nr_initialised = 0;
5038 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5039         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5040 #endif
5041
5042         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5043                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5044
5045         /*
5046          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5047          * memory
5048          */
5049         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5050                 start_pfn += altmap->reserve;
5051
5052         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5053                 /*
5054                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5055                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5056                  */
5057                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5058                         goto not_early;
5059
5060                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5061                         continue;
5062                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5063                         continue;
5064                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5065                         break;
5066
5067 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5068                 /*
5069                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5070                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5071                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5072                  */
5073                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5074                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5075                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5076                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5077                                                 break;
5078                                 r = tmp;
5079                         }
5080                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5081                             memblock_is_mirror(r)) {
5082                                 /* already initialized as NORMAL */
5083                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5084                                 continue;
5085                         }
5086                 }
5087 #endif
5088
5089 not_early:
5090                 /*
5091                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5092                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5093                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5094                  * the address space during boot when many long-lived
5095                  * kernel allocations are made.
5096                  *
5097                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5098                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5099                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5100                  * pfn out of zone.
5101                  */
5102                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5103                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5104
5105                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5106                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5107                 } else {
5108                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5109                 }
5110         }
5111 }
5112
5113 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5114 {
5115         unsigned int order, t;
5116         for_each_migratetype_order(order, t) {
5117                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5118                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5119         }
5120 }
5121
5122 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5123 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5124         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5125 #endif
5126
5127 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5128 {
5129 #ifdef CONFIG_MMU
5130         int batch;
5131
5132         /*
5133          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5134          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5135          *
5136          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5137          */
5138         batch = zone->managed_pages / 1024;
5139         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5140                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5141         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5142         if (batch < 1)
5143                 batch = 1;
5144
5145         /*
5146          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5147          * of 2 value was found to be more likely to have
5148          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5149          *
5150          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5151          * batches of pages, one task can end up with a lot
5152          * of pages of one half of the possible page colors
5153          * and the other with pages of the other colors.
5154          */
5155         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5156
5157         return batch;
5158
5159 #else
5160         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5161          * conditions.
5162          *
5163          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5164          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5165          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5166          *
5167          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5168          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5169          * can be a significant delay between the individual batches being
5170          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5171          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5172          */
5173         return 0;
5174 #endif
5175 }
5176
5177 /*
5178  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5179  * ->batch must never be higher then ->high.
5180  * The following function updates them in a safe manner without read side
5181  * locking.
5182  *
5183  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5184  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5185  *
5186  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5187  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5188  * exist).
5189  */
5190 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5191                 unsigned long batch)
5192 {
5193        /* start with a fail safe value for batch */
5194         pcp->batch = 1;
5195         smp_wmb();
5196
5197        /* Update high, then batch, in order */
5198         pcp->high = high;
5199         smp_wmb();
5200
5201         pcp->batch = batch;
5202 }
5203
5204 /* a companion to pageset_set_high() */
5205 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5206 {
5207         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5208 }
5209
5210 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5211 {
5212         struct per_cpu_pages *pcp;
5213         int migratetype;
5214
5215         memset(p, 0, sizeof(*p));
5216
5217         pcp = &p->pcp;
5218         pcp->count = 0;
5219         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5220                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5221 }
5222
5223 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5224 {
5225         pageset_init(p);
5226         pageset_set_batch(p, batch);
5227 }
5228
5229 /*
5230  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5231  * to the value high for the pageset p.
5232  */
5233 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5234                                 unsigned long high)
5235 {
5236         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5237         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5238                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5239
5240         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5241 }
5242
5243 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5244                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5245 {
5246         if (percpu_pagelist_fraction)
5247                 pageset_set_high(pcp,
5248                         (zone->managed_pages /
5249                                 percpu_pagelist_fraction));
5250         else
5251                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5252 }
5253
5254 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5255 {
5256         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5257
5258         pageset_init(pcp);
5259         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5260 }
5261
5262 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5263 {
5264         int cpu;
5265         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5266         for_each_possible_cpu(cpu)
5267                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5268 }
5269
5270 /*
5271  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5272  * Before this call only boot pagesets were available.
5273  */
5274 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5275 {
5276         struct pglist_data *pgdat;
5277         struct zone *zone;
5278
5279         for_each_populated_zone(zone)
5280                 setup_zone_pageset(zone);
5281
5282         for_each_online_pgdat(pgdat)
5283                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5284                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5285 }
5286
5287 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5288 {
5289         /*
5290          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5291          * relies on the ability of the linker to provide the
5292          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5293          */
5294         zone->pageset = &boot_pageset;
5295
5296         if (populated_zone(zone))
5297                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5298                         zone->name, zone->present_pages,
5299                                          zone_batchsize(zone));
5300 }
5301
5302 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5303                                         unsigned long zone_start_pfn,
5304                                         unsigned long size)
5305 {
5306         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5307
5308         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5309
5310         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5311
5312         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5313                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5314                         pgdat->node_id,
5315                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5316                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5317
5318         zone_init_free_lists(zone);
5319         zone->initialized = 1;
5320
5321         return 0;
5322 }
5323
5324 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5325 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5326
5327 /*
5328  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5329  */
5330 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5331                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5332 {
5333         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5334         int nid;
5335
5336         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5337                 return state->last_nid;
5338
5339         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5340         if (nid != -1) {
5341                 state->last_start = start_pfn;
5342                 state->last_end = end_pfn;
5343                 state->last_nid = nid;
5344         }
5345
5346         return nid;
5347 }
5348 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5349
5350 /**
5351  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5352  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5353  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5354  *
5355  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5356  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5357  * memblock_free_early_nid() manually.
5358  */
5359 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5360 {
5361         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5362         int i, this_nid;
5363
5364         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5365                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5366                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5367
5368                 if (start_pfn < end_pfn)
5369                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5370                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5371                                         this_nid);
5372         }
5373 }
5374
5375 /**
5376  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5377  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5378  *
5379  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5380  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5381  */
5382 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5383 {
5384         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5385         int i, this_nid;
5386
5387         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5388                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5389 }
5390
5391 /**
5392  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5393  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5394  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5395  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5396  *
5397  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5398  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5399  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5400  * PFNs will be 0.
5401  */
5402 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5403                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5404 {
5405         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5406         int i;
5407
5408         *start_pfn = -1UL;
5409         *end_pfn = 0;
5410
5411         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5412                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5413                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5414         }
5415
5416         if (*start_pfn == -1UL)
5417                 *start_pfn = 0;
5418 }
5419
5420 /*
5421  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5422  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5423  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5424  */
5425 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5426 {
5427         int zone_index;
5428         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5429                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5430                         continue;
5431
5432                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5433                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5434                         break;
5435         }
5436
5437         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5438         movable_zone = zone_index;
5439 }
5440
5441 /*
5442  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5443  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5444  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5445  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5446  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5447  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5448  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5449  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5450  */
5451 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5452                                         unsigned long zone_type,
5453                                         unsigned long node_start_pfn,
5454                                         unsigned long node_end_pfn,
5455                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5456                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5457 {
5458         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5459         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5460                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5461                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5462                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5463                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5464                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5465
5466                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5467                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5468                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5469                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5470                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5471
5472                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5473                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5474                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5475         }
5476 }
5477
5478 /*
5479  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5480  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5481  */
5482 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5483                                         unsigned long zone_type,
5484                                         unsigned long node_start_pfn,
5485                                         unsigned long node_end_pfn,
5486                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5487                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5488                                         unsigned long *ignored)
5489 {
5490         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5491         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5492                 return 0;
5493
5494         /* Get the start and end of the zone */
5495         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5496         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5497         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5498                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5499                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5500
5501         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5502         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5503                 return 0;
5504
5505         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5506         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5507         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5508
5509         /* Return the spanned pages */
5510         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5511 }
5512
5513 /*
5514  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5515  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5516  */
5517 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5518                                 unsigned long range_start_pfn,
5519                                 unsigned long range_end_pfn)
5520 {
5521         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5522         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5523         int i;
5524
5525         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5526                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5527                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5528                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5529         }
5530         return nr_absent;
5531 }
5532
5533 /**
5534  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5535  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5536  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5537  *
5538  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5539  */
5540 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5541                                                         unsigned long end_pfn)
5542 {
5543         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5544 }
5545
5546 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5547 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5548                                         unsigned long zone_type,
5549                                         unsigned long node_start_pfn,
5550                                         unsigned long node_end_pfn,
5551                                         unsigned long *ignored)
5552 {
5553         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5554         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5555         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5556         unsigned long nr_absent;
5557
5558         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5559         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5560                 return 0;
5561
5562         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5563         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5564
5565         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5566                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5567                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5568         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5569
5570         /*
5571          * ZONE_MOVABLE handling.
5572          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5573          * and vice versa.
5574          */
5575         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5576                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5577                 struct memblock_region *r;
5578
5579                 for_each_memblock(memory, r) {
5580                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5581                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5582                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5583                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5584
5585                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5586                             memblock_is_mirror(r))
5587                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5588
5589                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5590                             !memblock_is_mirror(r))
5591                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5592                 }
5593         }
5594
5595         return nr_absent;
5596 }
5597
5598 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5599 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5600                                         unsigned long zone_type,
5601                                         unsigned long node_start_pfn,
5602                                         unsigned long node_end_pfn,
5603                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5604                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5605                                         unsigned long *zones_size)
5606 {
5607         unsigned int zone;
5608
5609         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5610         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5611                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5612
5613         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5614
5615         return zones_size[zone_type];
5616 }
5617
5618 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5619                                                 unsigned long zone_type,
5620                                                 unsigned long node_start_pfn,
5621                                                 unsigned long node_end_pfn,
5622                                                 unsigned long *zholes_size)
5623 {
5624         if (!zholes_size)
5625                 return 0;
5626
5627         return zholes_size[zone_type];
5628 }
5629
5630 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5631
5632 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5633                                                 unsigned long node_start_pfn,
5634                                                 unsigned long node_end_pfn,
5635                                                 unsigned long *zones_size,
5636                                                 unsigned long *zholes_size)
5637 {
5638         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5639         enum zone_type i;
5640
5641         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5642                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5643                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5644                 unsigned long size, real_size;
5645
5646                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5647                                                   node_start_pfn,
5648                                                   node_end_pfn,
5649                                                   &zone_start_pfn,
5650                                                   &zone_end_pfn,
5651                                                   zones_size);
5652                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5653                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5654                                                   zholes_size);
5655                 if (size)
5656                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5657                 else
5658                         zone->zone_start_pfn = 0;
5659                 zone->spanned_pages = size;
5660                 zone->present_pages = real_size;
5661
5662                 totalpages += size;
5663                 realtotalpages += real_size;
5664         }
5665
5666         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5667         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5668         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5669                                                         realtotalpages);
5670 }
5671
5672 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5673 /*
5674  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5675  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5676  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5677  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5678  * bytes.
5679  */
5680 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5681 {
5682         unsigned long usemapsize;
5683
5684         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5685         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5686         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5687         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5688         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5689
5690         return usemapsize / 8;
5691 }
5692
5693 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5694                                 struct zone *zone,
5695                                 unsigned long zone_start_pfn,
5696                                 unsigned long zonesize)
5697 {
5698         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5699         zone->pageblock_flags = NULL;
5700         if (usemapsize)
5701                 zone->pageblock_flags =
5702                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5703                                                          pgdat->node_id);
5704 }
5705 #else
5706 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5707                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5708 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5709
5710 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5711
5712 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5713 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5714 {
5715         unsigned int order;
5716
5717         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5718         if (pageblock_order)
5719                 return;
5720
5721         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5722                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5723         else
5724                 order = MAX_ORDER - 1;
5725
5726         /*
5727          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5728          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5729          * powerpc.
5730          */
5731         pageblock_order = order;
5732 }
5733 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5734
5735 /*
5736  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5737  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5738  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5739  * the kernel config
5740  */
5741 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5742 {
5743 }
5744
5745 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5746
5747 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5748                                                    unsigned long present_pages)
5749 {
5750         unsigned long pages = spanned_pages;
5751
5752         /*
5753          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5754          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5755          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5756          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5757          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5758          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5759          */
5760         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5761             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5762                 pages = present_pages;
5763
5764         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5765 }
5766
5767 /*
5768  * Set up the zone data structures:
5769  *   - mark all pages reserved
5770  *   - mark all memory queues empty
5771  *   - clear the memory bitmaps
5772  *
5773  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5774  */
5775 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5776 {
5777         enum zone_type j;
5778         int nid = pgdat->node_id;
5779         int ret;
5780
5781         pgdat_resize_init(pgdat);
5782 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5783         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5784         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5785         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5786 #endif
5787 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5788         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5789         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5790         pgdat->split_queue_len = 0;
5791 #endif
5792         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5793         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5794 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5795         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5796 #endif
5797         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5798         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5799         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5800
5801         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5802                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5803                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5804                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5805
5806                 size = zone->spanned_pages;
5807                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5808
5809                 /*
5810                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5811                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5812                  * and per-cpu initialisations
5813                  */
5814                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5815                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5816                         if (freesize >= memmap_pages) {
5817                                 freesize -= memmap_pages;
5818                                 if (memmap_pages)
5819                                         printk(KERN_DEBUG
5820                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5821                                                zone_names[j], memmap_pages);
5822                         } else
5823                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5824                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5825                 }
5826
5827                 /* Account for reserved pages */
5828                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5829                         freesize -= dma_reserve;
5830                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5831                                         zone_names[0], dma_reserve);
5832                 }
5833
5834                 if (!is_highmem_idx(j))
5835                         nr_kernel_pages += freesize;
5836                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5837                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5838                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5839                 nr_all_pages += freesize;
5840
5841                 /*
5842                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5843                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5844                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5845                  */
5846                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5847 #ifdef CONFIG_NUMA
5848                 zone->node = nid;
5849 #endif
5850                 zone->name = zone_names[j];
5851                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5852                 spin_lock_init(&zone->lock);
5853                 zone_seqlock_init(zone);
5854                 zone_pcp_init(zone);
5855
5856                 if (!size)
5857                         continue;
5858
5859                 set_pageblock_order();
5860                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5861                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5862                 BUG_ON(ret);
5863                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5864         }
5865 }
5866
5867 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5868 {
5869         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5870         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5871
5872         /* Skip empty nodes */
5873         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5874                 return;
5875
5876 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5877         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5878         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5879         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5880         if (!pgdat->node_mem_map) {
5881                 unsigned long size, end;
5882                 struct page *map;
5883
5884                 /*
5885                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5886                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5887                  * for the buddy allocator to function correctly.
5888                  */
5889                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5890                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5891                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5892                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5893                 if (!map)
5894                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5895                                                                pgdat->node_id);
5896                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5897         }
5898 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5899         /*
5900          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5901          */
5902         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5903                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5904 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5905                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5906                         mem_map -= offset;
5907 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5908         }
5909 #endif
5910 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5911 }
5912
5913 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5914                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5915 {
5916         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5917         unsigned long start_pfn = 0;
5918         unsigned long end_pfn = 0;
5919
5920         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5921         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5922
5923         reset_deferred_meminit(pgdat);
5924         pgdat->node_id = nid;
5925         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5926         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5927 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5928         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5929         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5930                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5931                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5932 #else
5933         start_pfn = node_start_pfn;
5934 #endif
5935         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5936                                   zones_size, zholes_size);
5937
5938         alloc_node_mem_map(pgdat);
5939 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5940         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5941                 nid, (unsigned long)pgdat,
5942                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5943 #endif
5944
5945         free_area_init_core(pgdat);
5946 }
5947
5948 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5949
5950 #if MAX_NUMNODES > 1
5951 /*
5952  * Figure out the number of possible node ids.
5953  */
5954 void __init setup_nr_node_ids(void)
5955 {
5956         unsigned int highest;
5957
5958         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5959         nr_node_ids = highest + 1;
5960 }
5961 #endif
5962
5963 /**
5964  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5965  *
5966  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5967  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5968  * all the nodes.
5969  *
5970  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5971  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5972  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5973  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5974  *
5975  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5976  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5977  * populated node map.
5978  *
5979  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5980  * requirement (single node).
5981  */
5982 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5983 {
5984         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5985         unsigned long start, end, mask;
5986         int last_nid = -1;
5987         int i, nid;
5988
5989         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5990                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5991                         last_nid = nid;
5992                         last_end = end;
5993                         continue;
5994                 }
5995
5996                 /*
5997                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5998                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5999                  * too coarse to separate the current node from the last.
6000                  */
6001                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6002                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6003                         mask <<= 1;
6004
6005                 /* accumulate all internode masks */
6006                 accl_mask |= mask;
6007         }
6008
6009         /* convert mask to number of pages */
6010         return ~accl_mask + 1;
6011 }
6012
6013 /* Find the lowest pfn for a node */
6014 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6015 {
6016         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6017         unsigned long start_pfn;
6018         int i;
6019
6020         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6021                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6022
6023         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6024                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6025                 return 0;
6026         }
6027
6028         return min_pfn;
6029 }
6030
6031 /**
6032  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6033  *
6034  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6035  * memblock_set_node().
6036  */
6037 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6038 {
6039         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6040 }
6041
6042 /*
6043  * early_calculate_totalpages()
6044  * Sum pages in active regions for movable zone.
6045  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6046  */
6047 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6048 {
6049         unsigned long totalpages = 0;
6050         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6051         int i, nid;
6052
6053         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6054                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6055
6056                 totalpages += pages;
6057                 if (pages)
6058                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6059         }
6060         return totalpages;
6061 }
6062
6063 /*
6064  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6065  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6066  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6067  * others
6068  */
6069 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6070 {
6071         int i, nid;
6072         unsigned long usable_startpfn;
6073         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6074         /* save the state before borrow the nodemask */
6075         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6076         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6077         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6078         struct memblock_region *r;
6079
6080         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6081         find_usable_zone_for_movable();
6082
6083         /*
6084          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6085          * options.
6086          */
6087         if (movable_node_is_enabled()) {
6088                 for_each_memblock(memory, r) {
6089                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6090                                 continue;
6091
6092                         nid = r->nid;
6093
6094                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6095                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6096                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6097                                 usable_startpfn;
6098                 }
6099
6100                 goto out2;
6101         }
6102
6103         /*
6104          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6105          */
6106         if (mirrored_kernelcore) {
6107                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6108
6109                 for_each_memblock(memory, r) {
6110                         if (memblock_is_mirror(r))
6111                                 continue;
6112
6113                         nid = r->nid;
6114
6115                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6116
6117                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6118                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6119                                 continue;
6120                         }
6121
6122                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6123                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6124                                 usable_startpfn;
6125                 }
6126
6127                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6128                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6129
6130                 goto out2;
6131         }
6132
6133         /*
6134          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6135          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6136          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6137          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6138          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6139          * what movablecore would have allowed.
6140          */
6141         if (required_movablecore) {
6142                 unsigned long corepages;
6143
6144                 /*
6145                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6146                  * was requested by the user
6147                  */
6148                 required_movablecore =
6149                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6150                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6151                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6152
6153                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6154         }
6155
6156         /*
6157          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6158          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6159          */
6160         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6161                 goto out;
6162
6163         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6164         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6165
6166 restart:
6167         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6168         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6169         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6170                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6171
6172                 /*
6173                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6174                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6175                  * amount of memory for the kernel
6176                  */
6177                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6178                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6179
6180                 /*
6181                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6182                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6183                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6184                  */
6185                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6186
6187                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6188                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6189                         unsigned long size_pages;
6190
6191                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6192                         if (start_pfn >= end_pfn)
6193                                 continue;
6194
6195                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6196                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6197                                 unsigned long kernel_pages;
6198                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6199                                                                 - start_pfn;
6200
6201                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6202                                                         kernelcore_remaining);
6203                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6204                                                         required_kernelcore);
6205
6206                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6207                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6208
6209                                         /*
6210                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6211                                          * that if we have to rebalance
6212                                          * kernelcore across nodes, we will
6213                                          * not double account here
6214                                          */
6215                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6216                                         continue;
6217                                 }
6218                                 start_pfn = usable_startpfn;
6219                         }
6220
6221                         /*
6222                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6223                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6224                          * number of pages used as kernelcore
6225                          */
6226                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6227                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6228                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6229                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6230
6231                         /*
6232                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6233                          * break if the kernelcore for this node has been
6234                          * satisfied
6235                          */
6236                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6237                                                                 size_pages);
6238                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6239                         if (!kernelcore_remaining)
6240                                 break;
6241                 }
6242         }
6243
6244         /*
6245          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6246          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6247          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6248          * satisfied
6249          */
6250         usable_nodes--;
6251         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6252                 goto restart;
6253
6254 out2:
6255         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6256         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6257                 zone_movable_pfn[nid] =
6258                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6259
6260 out:
6261         /* restore the node_state */
6262         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6263 }
6264
6265 /* Any regular or high memory on that node ? */
6266 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6267 {
6268         enum zone_type zone_type;
6269
6270         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6271                 return;
6272
6273         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6274                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6275                 if (populated_zone(zone)) {
6276                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6277                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6278                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6279                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6280                         break;
6281                 }
6282         }
6283 }
6284
6285 /**
6286  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6287  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6288  *
6289  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6290  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6291  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6292  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6293  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6294  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6295  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6296  * at arch_max_dma_pfn.
6297  */
6298 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6299 {
6300         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6301         int i, nid;
6302
6303         /* Record where the zone boundaries are */
6304         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6305                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6306         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6307                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6308
6309         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6310
6311         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6312                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6313                         continue;
6314
6315                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6316                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6317                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6318
6319                 start_pfn = end_pfn;
6320         }
6321         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6322         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6323
6324         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6325         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6326         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6327
6328         /* Print out the zone ranges */
6329         pr_info("Zone ranges:\n");
6330         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6331                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6332                         continue;
6333                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6334                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6335                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6336                         pr_cont("empty\n");
6337                 else
6338                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6339                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6340                                         << PAGE_SHIFT,
6341                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6342                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6343         }
6344
6345         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6346         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6347         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6348                 if (zone_movable_pfn[i])
6349                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6350                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6351         }
6352
6353         /* Print out the early node map */
6354         pr_info("Early memory node ranges\n");
6355         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6356                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6357                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6358                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6359
6360         /* Initialise every node */
6361         mminit_verify_pageflags_layout();
6362         setup_nr_node_ids();
6363         for_each_online_node(nid) {
6364                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6365                 free_area_init_node(nid, NULL,
6366                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6367
6368                 /* Any memory on that node */
6369                 if (pgdat->node_present_pages)
6370                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6371                 check_for_memory(pgdat, nid);
6372         }
6373 }
6374
6375 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6376 {
6377         unsigned long long coremem;
6378         if (!p)
6379                 return -EINVAL;
6380
6381         coremem = memparse(p, &p);
6382         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6383
6384         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6385         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6386
6387         return 0;
6388 }
6389
6390 /*
6391  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6392  * cannot be reclaimed or migrated.
6393  */
6394 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6395 {
6396         /* parse kernelcore=mirror */
6397         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6398                 mirrored_kernelcore = true;
6399                 return 0;
6400         }
6401
6402         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6403 }
6404
6405 /*
6406  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6407  * can be reclaimed or migrated.
6408  */
6409 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6410 {
6411         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6412 }
6413
6414 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6415 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6416
6417 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6418
6419 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6420 {
6421         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6422         page_zone(page)->managed_pages += count;
6423         totalram_pages += count;
6424 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6425         if (PageHighMem(page))
6426                 totalhigh_pages += count;
6427 #endif
6428         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6429 }
6430 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6431
6432 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6433 {
6434         void *pos;
6435         unsigned long pages = 0;
6436
6437         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6438         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6439         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6440                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6441                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6442                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6443         }
6444
6445         if (pages && s)
6446                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6447                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6448
6449         return pages;
6450 }
6451 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6452
6453 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6454 void free_highmem_page(struct page *page)
6455 {
6456         __free_reserved_page(page);
6457         totalram_pages++;
6458         page_zone(page)->managed_pages++;
6459         totalhigh_pages++;
6460 }
6461 #endif
6462
6463
6464 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6465 {
6466         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6467         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6468
6469         physpages = get_num_physpages();
6470         codesize = _etext - _stext;
6471         datasize = _edata - _sdata;
6472         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6473         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6474         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6475         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6476
6477         /*
6478          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6479          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6480          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6481          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6482          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6483          */
6484 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6485         do { \
6486                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6487                         size -= adj; \
6488         } while (0)
6489
6490         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6491                      _sinittext, init_code_size);
6492         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6493         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6494         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6495         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6496
6497 #undef  adj_init_size
6498
6499         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6500 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6501                 ", %luK highmem"
6502 #endif
6503                 "%s%s)\n",
6504                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6505                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6506                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6507                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6508                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6509                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6510 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6511                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6512 #endif
6513                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6514 }
6515
6516 /**
6517  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6518  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6519  *
6520  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6521  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6522  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6523  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6524  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6525  * smaller per-cpu batchsize.
6526  */
6527 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6528 {
6529         dma_reserve = new_dma_reserve;
6530 }
6531
6532 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6533 {
6534         free_area_init_node(0, zones_size,
6535                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6536 }
6537
6538 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6539 {
6540
6541         lru_add_drain_cpu(cpu);
6542         drain_pages(cpu);
6543
6544         /*
6545          * Spill the event counters of the dead processor
6546          * into the current processors event counters.
6547          * This artificially elevates the count of the current
6548          * processor.
6549          */
6550         vm_events_fold_cpu(cpu);
6551
6552         /*
6553          * Zero the differential counters of the dead processor
6554          * so that the vm statistics are consistent.
6555          *
6556          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6557          * race with what we are doing.
6558          */
6559         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6560         return 0;
6561 }
6562
6563 void __init page_alloc_init(void)
6564 {
6565         int ret;
6566
6567         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6568                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6569                                         page_alloc_cpu_dead);
6570         WARN_ON(ret < 0);
6571 }
6572
6573 /*
6574  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6575  *      or min_free_kbytes changes.
6576  */
6577 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6578 {
6579         struct pglist_data *pgdat;
6580         unsigned long reserve_pages = 0;
6581         enum zone_type i, j;
6582
6583         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6584
6585                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6586
6587                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6588                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6589                         long max = 0;
6590
6591                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6592                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6593                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6594                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6595                         }
6596
6597                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6598                         max += high_wmark_pages(zone);
6599
6600                         if (max > zone->managed_pages)
6601                                 max = zone->managed_pages;
6602
6603                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6604
6605                         reserve_pages += max;
6606                 }
6607         }
6608         totalreserve_pages = reserve_pages;
6609 }
6610
6611 /*
6612  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6613  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6614  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6615  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6616  */
6617 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6618 {
6619         struct pglist_data *pgdat;
6620         enum zone_type j, idx;
6621
6622         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6623                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6624                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6625                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6626
6627                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6628
6629                         idx = j;
6630                         while (idx) {
6631                                 struct zone *lower_zone;
6632
6633                                 idx--;
6634
6635                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6636                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6637
6638                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6639                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6640                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6641                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6642                         }
6643                 }
6644         }
6645
6646         /* update totalreserve_pages */
6647         calculate_totalreserve_pages();
6648 }
6649
6650 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6651 {
6652         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6653         unsigned long lowmem_pages = 0;
6654         struct zone *zone;
6655         unsigned long flags;
6656
6657         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6658         for_each_zone(zone) {
6659                 if (!is_highmem(zone))
6660                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6661         }
6662
6663         for_each_zone(zone) {
6664                 u64 tmp;
6665
6666                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6667                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6668                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6669                 if (is_highmem(zone)) {
6670                         /*
6671                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6672                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6673                          * value here.
6674                          *
6675                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6676                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6677                          * not be capped for highmem.
6678                          */
6679                         unsigned long min_pages;
6680
6681                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6682                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6683                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6684                 } else {
6685                         /*
6686                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6687                          * proportionate to the zone's size.
6688                          */
6689                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6690                 }
6691
6692                 /*
6693                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6694                  * scale factor in proportion to available memory, but
6695                  * ensure a minimum size on small systems.
6696                  */
6697                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6698                             mult_frac(zone->managed_pages,
6699                                       watermark_scale_factor, 10000));
6700
6701                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6702                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6703
6704                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6705         }
6706
6707         /* update totalreserve_pages */
6708         calculate_totalreserve_pages();
6709 }
6710
6711 /**
6712  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6713  * or when memory is hot-{added|removed}
6714  *
6715  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6716  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6717  */
6718 void setup_per_zone_wmarks(void)
6719 {
6720         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6721         __setup_per_zone_wmarks();
6722         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6723 }
6724
6725 /*
6726  * Initialise min_free_kbytes.
6727  *
6728  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6729  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6730  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6731  *
6732  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6733  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6734  *
6735  * which yields
6736  *
6737  * 16MB:        512k
6738  * 32MB:        724k
6739  * 64MB:        1024k
6740  * 128MB:       1448k
6741  * 256MB:       2048k
6742  * 512MB:       2896k
6743  * 1024MB:      4096k
6744  * 2048MB:      5792k
6745  * 4096MB:      8192k
6746  * 8192MB:      11584k
6747  * 16384MB:     16384k
6748  */
6749 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6750 {
6751         unsigned long lowmem_kbytes;
6752         int new_min_free_kbytes;
6753
6754         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6755         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6756
6757         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6758                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6759                 if (min_free_kbytes < 128)
6760                         min_free_kbytes = 128;
6761                 if (min_free_kbytes > 65536)
6762                         min_free_kbytes = 65536;
6763         } else {
6764                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6765                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6766         }
6767         setup_per_zone_wmarks();
6768         refresh_zone_stat_thresholds();
6769         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6770
6771 #ifdef CONFIG_NUMA
6772         setup_min_unmapped_ratio();
6773         setup_min_slab_ratio();
6774 #endif
6775
6776         return 0;
6777 }
6778 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6779
6780 /*
6781  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6782  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6783  *      changes.
6784  */
6785 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6786         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6787 {
6788         int rc;
6789
6790         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6791         if (rc)
6792                 return rc;
6793
6794         if (write) {
6795                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6796                 setup_per_zone_wmarks();
6797         }
6798         return 0;
6799 }
6800
6801 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6802         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6803 {
6804         int rc;
6805
6806         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6807         if (rc)
6808                 return rc;
6809
6810         if (write)
6811                 setup_per_zone_wmarks();
6812
6813         return 0;
6814 }
6815
6816 #ifdef CONFIG_NUMA
6817 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6818 {
6819         pg_data_t *pgdat;
6820         struct zone *zone;
6821
6822         for_each_online_pgdat(pgdat)
6823                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6824
6825         for_each_zone(zone)
6826                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6827                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6828 }
6829
6830
6831 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6832         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6833 {
6834         int rc;
6835
6836         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6837         if (rc)
6838                 return rc;
6839
6840         setup_min_unmapped_ratio();
6841
6842         return 0;
6843 }
6844
6845 static void setup_min_slab_ratio(void)
6846 {
6847         pg_data_t *pgdat;
6848         struct zone *zone;
6849
6850         for_each_online_pgdat(pgdat)
6851                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6852
6853         for_each_zone(zone)
6854                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6855                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6856 }
6857
6858 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6859         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6860 {
6861         int rc;
6862
6863         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6864         if (rc)
6865                 return rc;
6866
6867         setup_min_slab_ratio();
6868
6869         return 0;
6870 }
6871 #endif
6872
6873 /*
6874  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6875  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6876  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6877  *
6878  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6879  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6880  * if in function of the boot time zone sizes.
6881  */
6882 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6883         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6884 {
6885         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6886         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6887         return 0;
6888 }
6889
6890 /*
6891  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6892  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6893  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6894  */
6895 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6896         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6897 {
6898         struct zone *zone;
6899         int old_percpu_pagelist_fraction;
6900         int ret;
6901
6902         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6903         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6904
6905         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6906         if (!write || ret < 0)
6907                 goto out;
6908
6909         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6910         if (percpu_pagelist_fraction &&
6911             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6912                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6913                 ret = -EINVAL;
6914                 goto out;
6915         }
6916
6917         /* No change? */
6918         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6919                 goto out;
6920
6921         for_each_populated_zone(zone) {
6922                 unsigned int cpu;
6923
6924                 for_each_possible_cpu(cpu)
6925                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6926                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6927         }
6928 out:
6929         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6930         return ret;
6931 }
6932
6933 #ifdef CONFIG_NUMA
6934 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6935
6936 static int __init set_hashdist(char *str)
6937 {
6938         if (!str)
6939                 return 0;
6940         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6941         return 1;
6942 }
6943 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6944 #endif
6945
6946 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
6947 /*
6948  * Returns the number of pages that arch has reserved but
6949  * is not known to alloc_large_system_hash().
6950  */
6951 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
6952 {
6953         return 0;
6954 }
6955 #endif
6956
6957 /*
6958  * allocate a large system hash table from bootmem
6959  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6960  *   quantity of entries
6961  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6962  */
6963 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6964                                      unsigned long bucketsize,
6965                                      unsigned long numentries,
6966                                      int scale,
6967                                      int flags,
6968                                      unsigned int *_hash_shift,
6969                                      unsigned int *_hash_mask,
6970                                      unsigned long low_limit,
6971                                      unsigned long high_limit)
6972 {
6973         unsigned long long max = high_limit;
6974         unsigned long log2qty, size;
6975         void *table = NULL;
6976
6977         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6978         if (!numentries) {
6979                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6980                 numentries = nr_kernel_pages;
6981                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
6982
6983                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6984                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6985                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6986
6987                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6988                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6989                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6990                 else
6991                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6992
6993                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6994                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6995                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6996                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6997                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6998                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6999                                 BUG_ON(!numentries);
7000                         }
7001                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7002                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7003         }
7004         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7005
7006         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7007         if (max == 0) {
7008                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7009                 do_div(max, bucketsize);
7010         }
7011         max = min(max, 0x80000000ULL);
7012
7013         if (numentries < low_limit)
7014                 numentries = low_limit;
7015         if (numentries > max)
7016                 numentries = max;
7017
7018         log2qty = ilog2(numentries);
7019
7020         do {
7021                 size = bucketsize << log2qty;
7022                 if (flags & HASH_EARLY)
7023                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7024                 else if (hashdist)
7025                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7026                 else {
7027                         /*
7028                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7029                          * some pages at the end of hash table which
7030                          * alloc_pages_exact() automatically does
7031                          */
7032                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7033                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7034                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7035                         }
7036                 }
7037         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7038
7039         if (!table)
7040                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7041
7042         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7043                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7044
7045         if (_hash_shift)
7046                 *_hash_shift = log2qty;
7047         if (_hash_mask)
7048                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7049
7050         return table;
7051 }
7052
7053 /*
7054  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7055  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7056  *
7057  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7058  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7059  * expect this function should be exact.
7060  */
7061 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7062                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7063 {
7064         unsigned long pfn, iter, found;
7065         int mt;
7066
7067         /*
7068          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7069          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7070          */
7071         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7072                 return false;
7073         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7074         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7075                 return false;
7076
7077         pfn = page_to_pfn(page);
7078         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7079                 unsigned long check = pfn + iter;
7080
7081                 if (!pfn_valid_within(check))
7082                         continue;
7083
7084                 page = pfn_to_page(check);
7085
7086                 /*
7087                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7088                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7089                  * handle each tail page individually in migration.
7090                  */
7091                 if (PageHuge(page)) {
7092                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7093                         continue;
7094                 }
7095
7096                 /*
7097                  * We can't use page_count without pin a page
7098                  * because another CPU can free compound page.
7099                  * This check already skips compound tails of THP
7100                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7101                  */
7102                 if (!page_ref_count(page)) {
7103                         if (PageBuddy(page))
7104                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7105                         continue;
7106                 }
7107
7108                 /*
7109                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7110                  * page_count() is not 0.
7111                  */
7112                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7113                         continue;
7114
7115                 if (!PageLRU(page))
7116                         found++;
7117                 /*
7118                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7119                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7120                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7121                  */
7122                 /*
7123                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7124                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7125                  *
7126                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7127                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7128                  * page at boot.
7129                  */
7130                 if (found > count)
7131                         return true;
7132         }
7133         return false;
7134 }
7135
7136 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7137 {
7138         struct zone *zone;
7139         unsigned long pfn;
7140
7141         /*
7142          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7143          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7144          * the zone but still within the section.
7145          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7146          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7147          */
7148         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7149                 return false;
7150
7151         zone = page_zone(page);
7152         pfn = page_to_pfn(page);
7153         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7154                 return false;
7155
7156         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7157 }
7158
7159 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7160
7161 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7162 {
7163         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7164                              pageblock_nr_pages) - 1);
7165 }
7166
7167 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7168 {
7169         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7170                                 pageblock_nr_pages));
7171 }
7172
7173 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7174 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7175                                         unsigned long start, unsigned long end)
7176 {
7177         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7178         unsigned long nr_reclaimed;
7179         unsigned long pfn = start;
7180         unsigned int tries = 0;
7181         int ret = 0;
7182
7183         migrate_prep();
7184
7185         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7186                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7187                         ret = -EINTR;
7188                         break;
7189                 }
7190
7191                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7192                         cc->nr_migratepages = 0;
7193                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7194                         if (!pfn) {
7195                                 ret = -EINTR;
7196                                 break;
7197                         }
7198                         tries = 0;
7199                 } else if (++tries == 5) {
7200                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7201                         break;
7202                 }
7203
7204                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7205                                                         &cc->migratepages);
7206                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7207
7208                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7209                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7210         }
7211         if (ret < 0) {
7212                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7213                 return ret;
7214         }
7215         return 0;
7216 }
7217
7218 /**
7219  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7220  * @start:      start PFN to allocate
7221  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7222  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7223  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7224  *                      in range must have the same migratetype and it must
7225  *                      be either of the two.
7226  *
7227  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7228  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7229  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7230  * pages fall in.
7231  *
7232  * The PFN range must belong to a single zone.
7233  *
7234  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7235  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7236  * need to be freed with free_contig_range().
7237  */
7238 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7239                        unsigned migratetype)
7240 {
7241         unsigned long outer_start, outer_end;
7242         unsigned int order;
7243         int ret = 0;
7244
7245         struct compact_control cc = {
7246                 .nr_migratepages = 0,
7247                 .order = -1,
7248                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7249                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7250                 .ignore_skip_hint = true,
7251         };
7252         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7253
7254         /*
7255          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7256          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7257          * have different sizes, and due to the way page allocator
7258          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7259          * that page allocator won't try to merge buddies from
7260          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7261          * other migration type.
7262          *
7263          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7264          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7265          * we are interested in).  This will put all the pages in
7266          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7267          *
7268          * When this is done, we take the pages in range from page
7269          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7270          * page allocator will never consider using them.
7271          *
7272          * This lets us mark the pageblocks back as
7273          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7274          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7275          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7276          */
7277
7278         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7279                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7280                                        false);
7281         if (ret)
7282                 return ret;
7283
7284         /*
7285          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7286          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7287          */
7288         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7289         if (ret && ret != -EBUSY)
7290                 goto done;
7291
7292         /*
7293          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7294          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7295          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7296          * What we are going to do is to allocate all pages from
7297          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7298          *
7299          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7300          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7301          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7302          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7303          * once this is done free the pages we are not interested in.
7304          *
7305          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7306          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7307          */
7308
7309         lru_add_drain_all();
7310         drain_all_pages(cc.zone);
7311
7312         order = 0;
7313         outer_start = start;
7314         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7315                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7316                         outer_start = start;
7317                         break;
7318                 }
7319                 outer_start &= ~0UL << order;
7320         }
7321
7322         if (outer_start != start) {
7323                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7324
7325                 /*
7326                  * outer_start page could be small order buddy page and
7327                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7328                  * in this case to report failed page properly
7329                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7330                  */
7331                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7332                         outer_start = start;
7333         }
7334
7335         /* Make sure the range is really isolated. */
7336         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7337                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7338                         __func__, outer_start, end);
7339                 ret = -EBUSY;
7340                 goto done;
7341         }
7342
7343         /* Grab isolated pages from freelists. */
7344         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7345         if (!outer_end) {
7346                 ret = -EBUSY;
7347                 goto done;
7348         }
7349
7350         /* Free head and tail (if any) */
7351         if (start != outer_start)
7352                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7353         if (end != outer_end)
7354                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7355
7356 done:
7357         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7358                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7359         return ret;
7360 }
7361
7362 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7363 {
7364         unsigned int count = 0;
7365
7366         for (; nr_pages--; pfn++) {
7367                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7368
7369                 count += page_count(page) != 1;
7370                 __free_page(page);
7371         }
7372         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7373 }
7374 #endif
7375
7376 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7377 /*
7378  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7379  * page high values need to be recalulated.
7380  */
7381 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7382 {
7383         unsigned cpu;
7384         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7385         for_each_possible_cpu(cpu)
7386                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7387                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7388         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7389 }
7390 #endif
7391
7392 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7393 {
7394         unsigned long flags;
7395         int cpu;
7396         struct per_cpu_pageset *pset;
7397
7398         /* avoid races with drain_pages()  */
7399         local_irq_save(flags);
7400         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7401                 for_each_online_cpu(cpu) {
7402                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7403                         drain_zonestat(zone, pset);
7404                 }
7405                 free_percpu(zone->pageset);
7406                 zone->pageset = &boot_pageset;
7407         }
7408         local_irq_restore(flags);
7409 }
7410
7411 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7412 /*
7413  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7414  * before calling this.
7415  */
7416 void
7417 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7418 {
7419         struct page *page;
7420         struct zone *zone;
7421         unsigned int order, i;
7422         unsigned long pfn;
7423         unsigned long flags;
7424         /* find the first valid pfn */
7425         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7426                 if (pfn_valid(pfn))
7427                         break;
7428         if (pfn == end_pfn)
7429                 return;
7430         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7431         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7432         pfn = start_pfn;
7433         while (pfn < end_pfn) {
7434                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7435                         pfn++;
7436                         continue;
7437                 }
7438                 page = pfn_to_page(pfn);
7439                 /*
7440                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7441                  * page_count() is not 0.
7442                  */
7443                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7444                         pfn++;
7445                         SetPageReserved(page);
7446                         continue;
7447                 }
7448
7449                 BUG_ON(page_count(page));
7450                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7451                 order = page_order(page);
7452 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7453                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7454                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7455 #endif
7456                 list_del(&page->lru);
7457                 rmv_page_order(page);
7458                 zone->free_area[order].nr_free--;
7459                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7460                         SetPageReserved((page+i));
7461                 pfn += (1 << order);
7462         }
7463         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7464 }
7465 #endif
7466
7467 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7468 {
7469         struct zone *zone = page_zone(page);
7470         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7471         unsigned long flags;
7472         unsigned int order;
7473
7474         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7475         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7476                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7477
7478                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7479                         break;
7480         }
7481         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7482
7483         return order < MAX_ORDER;
7484 }