Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dtor/input
[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
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
227         "Unmovable",
228         "Movable",
229         "Reclaimable",
230         "HighAtomic",
231 #ifdef CONFIG_CMA
232         "CMA",
233 #endif
234 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
235         "Isolate",
236 #endif
237 };
238
239 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
240         NULL,
241         free_compound_page,
242 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
243         free_huge_page,
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
246         free_transhuge_page,
247 #endif
248 };
249
250 int min_free_kbytes = 1024;
251 int user_min_free_kbytes = -1;
252
253 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
254 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
255 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
256
257 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
258 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
261 static unsigned long __initdata required_movablecore;
262 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
263 static bool mirrored_kernelcore;
264
265 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
266 int movable_zone;
267 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
268 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
269
270 #if MAX_NUMNODES > 1
271 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
272 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
273 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
274 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
275 #endif
276
277 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
278
279 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
280 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
281 {
282         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
283 }
284
285 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
286 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
287 {
288         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
289                 return true;
290
291         return false;
292 }
293
294 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
295 {
296         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
297                 return true;
298
299         return false;
300 }
301
302 /*
303  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
304  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
305  */
306 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
307                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
308                                 unsigned long *nr_initialised)
309 {
310         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
311         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
312                 return true;
313
314         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
315         (*nr_initialised)++;
316         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
317             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
318                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
319                 return false;
320         }
321
322         return true;
323 }
324 #else
325 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
326 {
327 }
328
329 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
330 {
331         return false;
332 }
333
334 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
335 {
336         return false;
337 }
338
339 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
340                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
341                                 unsigned long *nr_initialised)
342 {
343         return true;
344 }
345 #endif
346
347
348 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
349 {
350         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
351                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
352                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
353
354         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
355                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
356 }
357
358 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
359 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
360 {
361         int ret = 0;
362         unsigned seq;
363         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
364         unsigned long sp, start_pfn;
365
366         do {
367                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
368                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
369                 sp = zone->spanned_pages;
370                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
371                         ret = 1;
372         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
373
374         if (ret)
375                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
376                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
377                         start_pfn, start_pfn + sp);
378
379         return ret;
380 }
381
382 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
383 {
384         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
385                 return 0;
386         if (zone != page_zone(page))
387                 return 0;
388
389         return 1;
390 }
391 /*
392  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
393  */
394 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
395 {
396         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
397                 return 1;
398         if (!page_is_consistent(zone, page))
399                 return 1;
400
401         return 0;
402 }
403 #else
404 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
405 {
406         return 0;
407 }
408 #endif
409
410 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
411                 unsigned long bad_flags)
412 {
413         static unsigned long resume;
414         static unsigned long nr_shown;
415         static unsigned long nr_unshown;
416
417         /* Don't complain about poisoned pages */
418         if (PageHWPoison(page)) {
419                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
420                 return;
421         }
422
423         /*
424          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
425          * or allow a steady drip of one report per second.
426          */
427         if (nr_shown == 60) {
428                 if (time_before(jiffies, resume)) {
429                         nr_unshown++;
430                         goto out;
431                 }
432                 if (nr_unshown) {
433                         pr_alert(
434                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
435                                 nr_unshown);
436                         nr_unshown = 0;
437                 }
438                 nr_shown = 0;
439         }
440         if (nr_shown++ == 0)
441                 resume = jiffies + 60 * HZ;
442
443         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
444                 current->comm, page_to_pfn(page));
445         __dump_page(page, reason);
446         bad_flags &= page->flags;
447         if (bad_flags)
448                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
449                                                 bad_flags, &bad_flags);
450         dump_page_owner(page);
451
452         print_modules();
453         dump_stack();
454 out:
455         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
456         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
457         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
458 }
459
460 /*
461  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
462  *
463  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
464  *
465  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
466  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
467  *
468  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
469  * page destructors. See compound_page_dtors.
470  *
471  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
472  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
473  */
474
475 void free_compound_page(struct page *page)
476 {
477         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
478 }
479
480 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
481 {
482         int i;
483         int nr_pages = 1 << order;
484
485         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
486         set_compound_order(page, order);
487         __SetPageHead(page);
488         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
489                 struct page *p = page + i;
490                 set_page_count(p, 0);
491                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
492                 set_compound_head(p, page);
493         }
494         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
495 }
496
497 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
498 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
499 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
500                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
501 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
502
503 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
504 {
505         if (!buf)
506                 return -EINVAL;
507
508         if (strcmp(buf, "on") == 0)
509                 _debug_pagealloc_enabled = true;
510
511         if (strcmp(buf, "off") == 0)
512                 _debug_pagealloc_enabled = false;
513
514         return 0;
515 }
516 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
517
518 static bool need_debug_guardpage(void)
519 {
520         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
521         if (!debug_pagealloc_enabled())
522                 return false;
523
524         return true;
525 }
526
527 static void init_debug_guardpage(void)
528 {
529         if (!debug_pagealloc_enabled())
530                 return;
531
532         _debug_guardpage_enabled = true;
533 }
534
535 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
536         .need = need_debug_guardpage,
537         .init = init_debug_guardpage,
538 };
539
540 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
541 {
542         unsigned long res;
543
544         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
545                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
546                 return 0;
547         }
548         _debug_guardpage_minorder = res;
549         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
550         return 0;
551 }
552 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
553
554 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
555                                 unsigned int order, int migratetype)
556 {
557         struct page_ext *page_ext;
558
559         if (!debug_guardpage_enabled())
560                 return;
561
562         page_ext = lookup_page_ext(page);
563         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
564
565         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
566         set_page_private(page, order);
567         /* Guard pages are not available for any usage */
568         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
569 }
570
571 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
572                                 unsigned int order, int migratetype)
573 {
574         struct page_ext *page_ext;
575
576         if (!debug_guardpage_enabled())
577                 return;
578
579         page_ext = lookup_page_ext(page);
580         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
581
582         set_page_private(page, 0);
583         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
584                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
585 }
586 #else
587 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
588 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
589                                 unsigned int order, int migratetype) {}
590 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
591                                 unsigned int order, int migratetype) {}
592 #endif
593
594 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
595 {
596         set_page_private(page, order);
597         __SetPageBuddy(page);
598 }
599
600 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
601 {
602         __ClearPageBuddy(page);
603         set_page_private(page, 0);
604 }
605
606 /*
607  * This function checks whether a page is free && is the buddy
608  * we can do coalesce a page and its buddy if
609  * (a) the buddy is not in a hole &&
610  * (b) the buddy is in the buddy system &&
611  * (c) a page and its buddy have the same order &&
612  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
613  *
614  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
615  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
616  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
617  * serialized by zone->lock.
618  *
619  * For recording page's order, we use page_private(page).
620  */
621 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
622                                                         unsigned int order)
623 {
624         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
625                 return 0;
626
627         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
628                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
629                         return 0;
630
631                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
632
633                 return 1;
634         }
635
636         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
637                 /*
638                  * zone check is done late to avoid uselessly
639                  * calculating zone/node ids for pages that could
640                  * never merge.
641                  */
642                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
643                         return 0;
644
645                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
646
647                 return 1;
648         }
649         return 0;
650 }
651
652 /*
653  * Freeing function for a buddy system allocator.
654  *
655  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
656  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
657  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
658  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
659  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
660  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
661  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
662  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
663  * parts of the VM system.
664  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
665  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
666  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
667  * field.
668  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
669  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
670  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
671  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
672  * triggers coalescing into a block of larger size.
673  *
674  * -- nyc
675  */
676
677 static inline void __free_one_page(struct page *page,
678                 unsigned long pfn,
679                 struct zone *zone, unsigned int order,
680                 int migratetype)
681 {
682         unsigned long page_idx;
683         unsigned long combined_idx;
684         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
685         struct page *buddy;
686         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
687
688         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
689         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
690
691         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
692         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
693                 /*
694                  * We restrict max order of merging to prevent merge
695                  * between freepages on isolate pageblock and normal
696                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
697                  * could cause incorrect freepage accounting.
698                  */
699                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
700         } else {
701                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
702         }
703
704         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
705
706         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
707         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
708
709         while (order < max_order - 1) {
710                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
711                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
712                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
713                         break;
714                 /*
715                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
716                  * merge with it and move up one order.
717                  */
718                 if (page_is_guard(buddy)) {
719                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
720                 } else {
721                         list_del(&buddy->lru);
722                         zone->free_area[order].nr_free--;
723                         rmv_page_order(buddy);
724                 }
725                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
726                 page = page + (combined_idx - page_idx);
727                 page_idx = combined_idx;
728                 order++;
729         }
730         set_page_order(page, order);
731
732         /*
733          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
734          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
735          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
736          * that is happening, add the free page to the tail of the list
737          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
738          * as a higher order page
739          */
740         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
741                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
742                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
743                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
744                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
745                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
746                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
747                         list_add_tail(&page->lru,
748                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
749                         goto out;
750                 }
751         }
752
753         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
754 out:
755         zone->free_area[order].nr_free++;
756 }
757
758 static inline int free_pages_check(struct page *page)
759 {
760         const char *bad_reason = NULL;
761         unsigned long bad_flags = 0;
762
763         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
764                 bad_reason = "nonzero mapcount";
765         if (unlikely(page->mapping != NULL))
766                 bad_reason = "non-NULL mapping";
767         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
768                 bad_reason = "nonzero _count";
769         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
770                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
771                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
772         }
773 #ifdef CONFIG_MEMCG
774         if (unlikely(page->mem_cgroup))
775                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
776 #endif
777         if (unlikely(bad_reason)) {
778                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
779                 return 1;
780         }
781         page_cpupid_reset_last(page);
782         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
783                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
784         return 0;
785 }
786
787 /*
788  * Frees a number of pages from the PCP lists
789  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
790  * count is the number of pages to free.
791  *
792  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
793  * see if this freeing clears that state.
794  *
795  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
796  * pinned" detection logic.
797  */
798 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
799                                         struct per_cpu_pages *pcp)
800 {
801         int migratetype = 0;
802         int batch_free = 0;
803         int to_free = count;
804         unsigned long nr_scanned;
805
806         spin_lock(&zone->lock);
807         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
808         if (nr_scanned)
809                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
810
811         while (to_free) {
812                 struct page *page;
813                 struct list_head *list;
814
815                 /*
816                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
817                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
818                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
819                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
820                  * lists
821                  */
822                 do {
823                         batch_free++;
824                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
825                                 migratetype = 0;
826                         list = &pcp->lists[migratetype];
827                 } while (list_empty(list));
828
829                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
830                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
831                         batch_free = to_free;
832
833                 do {
834                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
835
836                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
837                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
838                         list_del(&page->lru);
839
840                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
841                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
842                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
843                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
844                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
845                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
846
847                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
848                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
849                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
850         }
851         spin_unlock(&zone->lock);
852 }
853
854 static void free_one_page(struct zone *zone,
855                                 struct page *page, unsigned long pfn,
856                                 unsigned int order,
857                                 int migratetype)
858 {
859         unsigned long nr_scanned;
860         spin_lock(&zone->lock);
861         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
862         if (nr_scanned)
863                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
864
865         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
866                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
867                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
868         }
869         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
870         spin_unlock(&zone->lock);
871 }
872
873 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
874 {
875         int ret = 1;
876
877         /*
878          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
879          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
880          */
881         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
882
883         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
884                 ret = 0;
885                 goto out;
886         }
887         switch (page - head_page) {
888         case 1:
889                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
890                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
891                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
892                         goto out;
893                 }
894                 break;
895         case 2:
896                 /*
897                  * the second tail page: ->mapping is
898                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
899                  */
900                 break;
901         default:
902                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
903                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
904                         goto out;
905                 }
906                 break;
907         }
908         if (unlikely(!PageTail(page))) {
909                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
910                 goto out;
911         }
912         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
913                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
914                 goto out;
915         }
916         ret = 0;
917 out:
918         page->mapping = NULL;
919         clear_compound_head(page);
920         return ret;
921 }
922
923 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
924                                 unsigned long zone, int nid)
925 {
926         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
927         init_page_count(page);
928         page_mapcount_reset(page);
929         page_cpupid_reset_last(page);
930
931         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
932 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
933         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
934         if (!is_highmem_idx(zone))
935                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
936 #endif
937 }
938
939 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
940                                         int nid)
941 {
942         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
943 }
944
945 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
946 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
947 {
948         pg_data_t *pgdat;
949         int nid, zid;
950
951         if (!early_page_uninitialised(pfn))
952                 return;
953
954         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
955         pgdat = NODE_DATA(nid);
956
957         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
958                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
959
960                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
961                         break;
962         }
963         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
964 }
965 #else
966 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
967 {
968 }
969 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
970
971 /*
972  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
973  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
974  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
975  * sent to the buddy page allocator.
976  */
977 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
978 {
979         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
980         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
981
982         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
983                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
984                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
985
986                         init_reserved_page(start_pfn);
987
988                         /* Avoid false-positive PageTail() */
989                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
990
991                         SetPageReserved(page);
992                 }
993         }
994 }
995
996 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
997 {
998         bool compound = PageCompound(page);
999         int i, bad = 0;
1000
1001         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1002         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1003
1004         trace_mm_page_free(page, order);
1005         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1006         kasan_free_pages(page, order);
1007
1008         if (PageAnon(page))
1009                 page->mapping = NULL;
1010         bad += free_pages_check(page);
1011         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1012                 if (compound)
1013                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1014                 bad += free_pages_check(page + i);
1015         }
1016         if (bad)
1017                 return false;
1018
1019         reset_page_owner(page, order);
1020
1021         if (!PageHighMem(page)) {
1022                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1023                                            PAGE_SIZE << order);
1024                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1025                                            PAGE_SIZE << order);
1026         }
1027         arch_free_page(page, order);
1028         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1029         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1030
1031         return true;
1032 }
1033
1034 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1035 {
1036         unsigned long flags;
1037         int migratetype;
1038         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1039
1040         if (!free_pages_prepare(page, order))
1041                 return;
1042
1043         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1044         local_irq_save(flags);
1045         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1046         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1047         local_irq_restore(flags);
1048 }
1049
1050 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1051                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1052 {
1053         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1054         struct page *p = page;
1055         unsigned int loop;
1056
1057         prefetchw(p);
1058         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1059                 prefetchw(p + 1);
1060                 __ClearPageReserved(p);
1061                 set_page_count(p, 0);
1062         }
1063         __ClearPageReserved(p);
1064         set_page_count(p, 0);
1065
1066         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1067         set_page_refcounted(page);
1068         __free_pages(page, order);
1069 }
1070
1071 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1072         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1073
1074 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1075
1076 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1077 {
1078         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1079         int nid;
1080
1081         spin_lock(&early_pfn_lock);
1082         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1083         if (nid < 0)
1084                 nid = 0;
1085         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1086
1087         return nid;
1088 }
1089 #endif
1090
1091 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1092 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1093                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1094 {
1095         int nid;
1096
1097         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1098         if (nid >= 0 && nid != node)
1099                 return false;
1100         return true;
1101 }
1102
1103 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1104 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1105 {
1106         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1107 }
1108
1109 #else
1110
1111 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1112 {
1113         return true;
1114 }
1115 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1116                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1117 {
1118         return true;
1119 }
1120 #endif
1121
1122
1123 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1124                                                         unsigned int order)
1125 {
1126         if (early_page_uninitialised(pfn))
1127                 return;
1128         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1129 }
1130
1131 /*
1132  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1133  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1134  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1135  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1136  * pageblocks.
1137  *
1138  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1139  *
1140  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1141  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1142  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1143  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1144  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1145  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1146  * page in a pageblock.
1147  */
1148 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1149                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1150 {
1151         struct page *start_page;
1152         struct page *end_page;
1153
1154         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1155         end_pfn--;
1156
1157         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1158                 return NULL;
1159
1160         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1161
1162         if (page_zone(start_page) != zone)
1163                 return NULL;
1164
1165         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1166
1167         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1168         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1169                 return NULL;
1170
1171         return start_page;
1172 }
1173
1174 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1175 {
1176         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1177         unsigned long block_end_pfn;
1178
1179         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1180         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1181                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1182                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1183
1184                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1185
1186                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1187                                              block_end_pfn, zone))
1188                         return;
1189         }
1190
1191         /* We confirm that there is no hole */
1192         zone->contiguous = true;
1193 }
1194
1195 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1196 {
1197         zone->contiguous = false;
1198 }
1199
1200 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1201 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1202                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1203 {
1204         int i;
1205
1206         if (!page)
1207                 return;
1208
1209         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1210         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1211             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1212                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1213                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1214                 return;
1215         }
1216
1217         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1218                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1219 }
1220
1221 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1222 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1223 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1224
1225 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1226 {
1227         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1228                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1229 }
1230
1231 /* Initialise remaining memory on a node */
1232 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1233 {
1234         pg_data_t *pgdat = data;
1235         int nid = pgdat->node_id;
1236         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1237         unsigned long start = jiffies;
1238         unsigned long nr_pages = 0;
1239         unsigned long walk_start, walk_end;
1240         int i, zid;
1241         struct zone *zone;
1242         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1243         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1244
1245         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1246                 pgdat_init_report_one_done();
1247                 return 0;
1248         }
1249
1250         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1251         if (!cpumask_empty(cpumask))
1252                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1253
1254         /* Sanity check boundaries */
1255         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1256         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1257         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1258
1259         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1260         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1261                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1262                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1263                         break;
1264         }
1265
1266         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1267                 unsigned long pfn, end_pfn;
1268                 struct page *page = NULL;
1269                 struct page *free_base_page = NULL;
1270                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1271                 int nr_to_free = 0;
1272
1273                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1274                 pfn = first_init_pfn;
1275                 if (pfn < walk_start)
1276                         pfn = walk_start;
1277                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1278                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1279
1280                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1281                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1282                                 goto free_range;
1283
1284                         /*
1285                          * Ensure pfn_valid is checked every
1286                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1287                          */
1288                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1289                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1290                                         page = NULL;
1291                                         goto free_range;
1292                                 }
1293                         }
1294
1295                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1296                                 page = NULL;
1297                                 goto free_range;
1298                         }
1299
1300                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1301                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1302                                 page++;
1303                         } else {
1304                                 nr_pages += nr_to_free;
1305                                 deferred_free_range(free_base_page,
1306                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1307                                 free_base_page = NULL;
1308                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1309
1310                                 page = pfn_to_page(pfn);
1311                                 cond_resched();
1312                         }
1313
1314                         if (page->flags) {
1315                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1316                                 goto free_range;
1317                         }
1318
1319                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1320                         if (!free_base_page) {
1321                                 free_base_page = page;
1322                                 free_base_pfn = pfn;
1323                                 nr_to_free = 0;
1324                         }
1325                         nr_to_free++;
1326
1327                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1328                         continue;
1329 free_range:
1330                         /* Free the current block of pages to allocator */
1331                         nr_pages += nr_to_free;
1332                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1333                                                                 nr_to_free);
1334                         free_base_page = NULL;
1335                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1336                 }
1337
1338                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1339         }
1340
1341         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1342         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1343
1344         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1345                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1346
1347         pgdat_init_report_one_done();
1348         return 0;
1349 }
1350 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1351
1352 void __init page_alloc_init_late(void)
1353 {
1354         struct zone *zone;
1355
1356 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1357         int nid;
1358
1359         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1360         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1361         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1362                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1363         }
1364
1365         /* Block until all are initialised */
1366         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1367
1368         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1369         files_maxfiles_init();
1370 #endif
1371
1372         for_each_populated_zone(zone)
1373                 set_zone_contiguous(zone);
1374 }
1375
1376 #ifdef CONFIG_CMA
1377 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1378 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1379 {
1380         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1381         struct page *p = page;
1382
1383         do {
1384                 __ClearPageReserved(p);
1385                 set_page_count(p, 0);
1386         } while (++p, --i);
1387
1388         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1389
1390         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1391                 i = pageblock_nr_pages;
1392                 p = page;
1393                 do {
1394                         set_page_refcounted(p);
1395                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1396                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1397                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1398         } else {
1399                 set_page_refcounted(page);
1400                 __free_pages(page, pageblock_order);
1401         }
1402
1403         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1404 }
1405 #endif
1406
1407 /*
1408  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1409  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1410  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1411  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1412  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1413  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1414  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1415  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1416  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1417  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1418  *
1419  * -- nyc
1420  */
1421 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1422         int low, int high, struct free_area *area,
1423         int migratetype)
1424 {
1425         unsigned long size = 1 << high;
1426
1427         while (high > low) {
1428                 area--;
1429                 high--;
1430                 size >>= 1;
1431                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1432
1433                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1434                         debug_guardpage_enabled() &&
1435                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1436                         /*
1437                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1438                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1439                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1440                          * pages will stay not present in virtual address space
1441                          */
1442                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1443                         continue;
1444                 }
1445                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1446                 area->nr_free++;
1447                 set_page_order(&page[size], high);
1448         }
1449 }
1450
1451 /*
1452  * This page is about to be returned from the page allocator
1453  */
1454 static inline int check_new_page(struct page *page)
1455 {
1456         const char *bad_reason = NULL;
1457         unsigned long bad_flags = 0;
1458
1459         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1460                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1461         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1462                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1463         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1464                 bad_reason = "nonzero _count";
1465         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1466                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1467                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1468         }
1469         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1470                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1471                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1472         }
1473 #ifdef CONFIG_MEMCG
1474         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1475                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1476 #endif
1477         if (unlikely(bad_reason)) {
1478                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1479                 return 1;
1480         }
1481         return 0;
1482 }
1483
1484 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1485 {
1486         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1487                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1488 }
1489
1490 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1491                                                                 int alloc_flags)
1492 {
1493         int i;
1494         bool poisoned = true;
1495
1496         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1497                 struct page *p = page + i;
1498                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1499                         return 1;
1500                 if (poisoned)
1501                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1502         }
1503
1504         set_page_private(page, 0);
1505         set_page_refcounted(page);
1506
1507         arch_alloc_page(page, order);
1508         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1509         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1510         kasan_alloc_pages(page, order);
1511
1512         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1513                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1514                         clear_highpage(page + i);
1515
1516         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1517                 prep_compound_page(page, order);
1518
1519         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1520
1521         /*
1522          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1523          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1524          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1525          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1526          */
1527         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1528                 set_page_pfmemalloc(page);
1529         else
1530                 clear_page_pfmemalloc(page);
1531
1532         return 0;
1533 }
1534
1535 /*
1536  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1537  * the smallest available page from the freelists
1538  */
1539 static inline
1540 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1541                                                 int migratetype)
1542 {
1543         unsigned int current_order;
1544         struct free_area *area;
1545         struct page *page;
1546
1547         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1548         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1549                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1550                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1551                                                         struct page, lru);
1552                 if (!page)
1553                         continue;
1554                 list_del(&page->lru);
1555                 rmv_page_order(page);
1556                 area->nr_free--;
1557                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1558                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1559                 return page;
1560         }
1561
1562         return NULL;
1563 }
1564
1565
1566 /*
1567  * This array describes the order lists are fallen back to when
1568  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1569  */
1570 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1571         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1572         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1573         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1574 #ifdef CONFIG_CMA
1575         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1576 #endif
1577 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1578         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1579 #endif
1580 };
1581
1582 #ifdef CONFIG_CMA
1583 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1584                                         unsigned int order)
1585 {
1586         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1587 }
1588 #else
1589 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1590                                         unsigned int order) { return NULL; }
1591 #endif
1592
1593 /*
1594  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1595  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1596  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1597  */
1598 int move_freepages(struct zone *zone,
1599                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1600                           int migratetype)
1601 {
1602         struct page *page;
1603         unsigned int order;
1604         int pages_moved = 0;
1605
1606 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1607         /*
1608          * page_zone is not safe to call in this context when
1609          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1610          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1611          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1612          * grouping pages by mobility
1613          */
1614         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1615 #endif
1616
1617         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1618                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1619                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1620
1621                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1622                         page++;
1623                         continue;
1624                 }
1625
1626                 if (!PageBuddy(page)) {
1627                         page++;
1628                         continue;
1629                 }
1630
1631                 order = page_order(page);
1632                 list_move(&page->lru,
1633                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1634                 page += 1 << order;
1635                 pages_moved += 1 << order;
1636         }
1637
1638         return pages_moved;
1639 }
1640
1641 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1642                                 int migratetype)
1643 {
1644         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1645         struct page *start_page, *end_page;
1646
1647         start_pfn = page_to_pfn(page);
1648         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1649         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1650         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1651         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1652
1653         /* Do not cross zone boundaries */
1654         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1655                 start_page = page;
1656         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1657                 return 0;
1658
1659         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1660 }
1661
1662 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1663                                         int start_order, int migratetype)
1664 {
1665         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1666
1667         while (nr_pageblocks--) {
1668                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1669                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1670         }
1671 }
1672
1673 /*
1674  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1675  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1676  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1677  *
1678  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1679  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1680  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1681  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1682  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1683  * pageblocks.
1684  */
1685 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1686 {
1687         /*
1688          * Leaving this order check is intended, although there is
1689          * relaxed order check in next check. The reason is that
1690          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1691          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1692          * so could be changed anytime.
1693          */
1694         if (order >= pageblock_order)
1695                 return true;
1696
1697         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1698                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1699                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1700                 page_group_by_mobility_disabled)
1701                 return true;
1702
1703         return false;
1704 }
1705
1706 /*
1707  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1708  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1709  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1710  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1711  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1712  */
1713 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1714                                                           int start_type)
1715 {
1716         unsigned int current_order = page_order(page);
1717         int pages;
1718
1719         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1720         if (current_order >= pageblock_order) {
1721                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1722                 return;
1723         }
1724
1725         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1726
1727         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1728         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1729                         page_group_by_mobility_disabled)
1730                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1735  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1736  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1737  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1738  */
1739 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1740                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1741 {
1742         int i;
1743         int fallback_mt;
1744
1745         if (area->nr_free == 0)
1746                 return -1;
1747
1748         *can_steal = false;
1749         for (i = 0;; i++) {
1750                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1751                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1752                         break;
1753
1754                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1755                         continue;
1756
1757                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1758                         *can_steal = true;
1759
1760                 if (!only_stealable)
1761                         return fallback_mt;
1762
1763                 if (*can_steal)
1764                         return fallback_mt;
1765         }
1766
1767         return -1;
1768 }
1769
1770 /*
1771  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1772  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1773  */
1774 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1775                                 unsigned int alloc_order)
1776 {
1777         int mt;
1778         unsigned long max_managed, flags;
1779
1780         /*
1781          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1782          * Check is race-prone but harmless.
1783          */
1784         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1785         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1786                 return;
1787
1788         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1789
1790         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1791         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1792                 goto out_unlock;
1793
1794         /* Yoink! */
1795         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1796         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1797                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1798                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1799                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1800                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1801         }
1802
1803 out_unlock:
1804         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1805 }
1806
1807 /*
1808  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1809  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1810  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1811  * to recover from than an OOM.
1812  */
1813 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1814 {
1815         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1816         unsigned long flags;
1817         struct zoneref *z;
1818         struct zone *zone;
1819         struct page *page;
1820         int order;
1821
1822         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1823                                                                 ac->nodemask) {
1824                 /* Preserve at least one pageblock */
1825                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1826                         continue;
1827
1828                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1829                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1830                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1831
1832                         page = list_first_entry_or_null(
1833                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1834                                         struct page, lru);
1835                         if (!page)
1836                                 continue;
1837
1838                         /*
1839                          * It should never happen but changes to locking could
1840                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1841                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1842                          * and watch for underflows.
1843                          */
1844                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1845                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1846
1847                         /*
1848                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1849                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1850                          * is doing the work and needs the pages. More
1851                          * importantly, if the block was always converted to
1852                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1853                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1854                          * may increase.
1855                          */
1856                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1857                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1858                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1859                         return;
1860                 }
1861                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1862         }
1863 }
1864
1865 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1866 static inline struct page *
1867 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1868 {
1869         struct free_area *area;
1870         unsigned int current_order;
1871         struct page *page;
1872         int fallback_mt;
1873         bool can_steal;
1874
1875         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1876         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1877                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1878                                 --current_order) {
1879                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1880                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1881                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1882                 if (fallback_mt == -1)
1883                         continue;
1884
1885                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1886                                                 struct page, lru);
1887                 if (can_steal)
1888                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1889
1890                 /* Remove the page from the freelists */
1891                 area->nr_free--;
1892                 list_del(&page->lru);
1893                 rmv_page_order(page);
1894
1895                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1896                                         start_migratetype);
1897                 /*
1898                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1899                  * migratetype depending on the decisions in
1900                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1901                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1902                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1903                  */
1904                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1905
1906                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1907                         start_migratetype, fallback_mt);
1908
1909                 return page;
1910         }
1911
1912         return NULL;
1913 }
1914
1915 /*
1916  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1917  * Call me with the zone->lock already held.
1918  */
1919 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1920                                 int migratetype)
1921 {
1922         struct page *page;
1923
1924         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1925         if (unlikely(!page)) {
1926                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1927                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1928
1929                 if (!page)
1930                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1931         }
1932
1933         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1934         return page;
1935 }
1936
1937 /*
1938  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1939  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1940  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1941  */
1942 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1943                         unsigned long count, struct list_head *list,
1944                         int migratetype, bool cold)
1945 {
1946         int i;
1947
1948         spin_lock(&zone->lock);
1949         for (i = 0; i < count; ++i) {
1950                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1951                 if (unlikely(page == NULL))
1952                         break;
1953
1954                 /*
1955                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1956                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1957                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1958                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1959                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1960                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1961                  * properly.
1962                  */
1963                 if (likely(!cold))
1964                         list_add(&page->lru, list);
1965                 else
1966                         list_add_tail(&page->lru, list);
1967                 list = &page->lru;
1968                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1969                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1970                                               -(1 << order));
1971         }
1972         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1973         spin_unlock(&zone->lock);
1974         return i;
1975 }
1976
1977 #ifdef CONFIG_NUMA
1978 /*
1979  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1980  * currently executing processor on remote nodes after they have
1981  * expired.
1982  *
1983  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1984  * a single processor.
1985  */
1986 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1987 {
1988         unsigned long flags;
1989         int to_drain, batch;
1990
1991         local_irq_save(flags);
1992         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1993         to_drain = min(pcp->count, batch);
1994         if (to_drain > 0) {
1995                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1996                 pcp->count -= to_drain;
1997         }
1998         local_irq_restore(flags);
1999 }
2000 #endif
2001
2002 /*
2003  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2004  *
2005  * The processor must either be the current processor and the
2006  * thread pinned to the current processor or a processor that
2007  * is not online.
2008  */
2009 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2010 {
2011         unsigned long flags;
2012         struct per_cpu_pageset *pset;
2013         struct per_cpu_pages *pcp;
2014
2015         local_irq_save(flags);
2016         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2017
2018         pcp = &pset->pcp;
2019         if (pcp->count) {
2020                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2021                 pcp->count = 0;
2022         }
2023         local_irq_restore(flags);
2024 }
2025
2026 /*
2027  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2028  *
2029  * The processor must either be the current processor and the
2030  * thread pinned to the current processor or a processor that
2031  * is not online.
2032  */
2033 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2034 {
2035         struct zone *zone;
2036
2037         for_each_populated_zone(zone) {
2038                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2039         }
2040 }
2041
2042 /*
2043  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2044  *
2045  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2046  * the single zone's pages.
2047  */
2048 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2049 {
2050         int cpu = smp_processor_id();
2051
2052         if (zone)
2053                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2054         else
2055                 drain_pages(cpu);
2056 }
2057
2058 /*
2059  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2060  *
2061  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2062  *
2063  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2064  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2065  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2066  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2067  * before the call to on_each_cpu_mask().
2068  */
2069 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2070 {
2071         int cpu;
2072
2073         /*
2074          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2075          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2076          */
2077         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2078
2079         /*
2080          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2081          * as offline notification will cause the notified
2082          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2083          * disables preemption as part of its processing
2084          */
2085         for_each_online_cpu(cpu) {
2086                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2087                 struct zone *z;
2088                 bool has_pcps = false;
2089
2090                 if (zone) {
2091                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2092                         if (pcp->pcp.count)
2093                                 has_pcps = true;
2094                 } else {
2095                         for_each_populated_zone(z) {
2096                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2097                                 if (pcp->pcp.count) {
2098                                         has_pcps = true;
2099                                         break;
2100                                 }
2101                         }
2102                 }
2103
2104                 if (has_pcps)
2105                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2106                 else
2107                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2108         }
2109         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2110                                                                 zone, 1);
2111 }
2112
2113 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2114
2115 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2116 {
2117         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2118         unsigned long flags;
2119         unsigned int order, t;
2120         struct page *page;
2121
2122         if (zone_is_empty(zone))
2123                 return;
2124
2125         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2126
2127         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2128         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2129                 if (pfn_valid(pfn)) {
2130                         page = pfn_to_page(pfn);
2131                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2132                                 swsusp_unset_page_free(page);
2133                 }
2134
2135         for_each_migratetype_order(order, t) {
2136                 list_for_each_entry(page,
2137                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2138                         unsigned long i;
2139
2140                         pfn = page_to_pfn(page);
2141                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2142                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2143                 }
2144         }
2145         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2146 }
2147 #endif /* CONFIG_PM */
2148
2149 /*
2150  * Free a 0-order page
2151  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2152  */
2153 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2154 {
2155         struct zone *zone = page_zone(page);
2156         struct per_cpu_pages *pcp;
2157         unsigned long flags;
2158         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2159         int migratetype;
2160
2161         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2162                 return;
2163
2164         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2165         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2166         local_irq_save(flags);
2167         __count_vm_event(PGFREE);
2168
2169         /*
2170          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2171          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2172          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2173          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2174          * excessively into the page allocator
2175          */
2176         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2177                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2178                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2179                         goto out;
2180                 }
2181                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2182         }
2183
2184         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2185         if (!cold)
2186                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2187         else
2188                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2189         pcp->count++;
2190         if (pcp->count >= pcp->high) {
2191                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2192                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2193                 pcp->count -= batch;
2194         }
2195
2196 out:
2197         local_irq_restore(flags);
2198 }
2199
2200 /*
2201  * Free a list of 0-order pages
2202  */
2203 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2204 {
2205         struct page *page, *next;
2206
2207         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2208                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2209                 free_hot_cold_page(page, cold);
2210         }
2211 }
2212
2213 /*
2214  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2215  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2216  * Each sub-page must be freed individually.
2217  *
2218  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2219  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2220  */
2221 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2222 {
2223         int i;
2224         gfp_t gfp_mask;
2225
2226         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2227         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2228
2229 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2230         /*
2231          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2232          * otherwise free the whole shadow.
2233          */
2234         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2235                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2236 #endif
2237
2238         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2239         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2240         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2241                 set_page_refcounted(page + i);
2242                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2243         }
2244 }
2245 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2246
2247 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2248 {
2249         unsigned long watermark;
2250         struct zone *zone;
2251         int mt;
2252
2253         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2254
2255         zone = page_zone(page);
2256         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2257
2258         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2259                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2260                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2261                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2262                         return 0;
2263
2264                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2265         }
2266
2267         /* Remove page from free list */
2268         list_del(&page->lru);
2269         zone->free_area[order].nr_free--;
2270         rmv_page_order(page);
2271
2272         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2273
2274         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2275         if (order >= pageblock_order - 1) {
2276                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2277                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2278                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2279                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2280                                 set_pageblock_migratetype(page,
2281                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2282                 }
2283         }
2284
2285
2286         return 1UL << order;
2287 }
2288
2289 /*
2290  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2291  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2292  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2293  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2294  * are enabled.
2295  *
2296  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2297  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2298  */
2299 int split_free_page(struct page *page)
2300 {
2301         unsigned int order;
2302         int nr_pages;
2303
2304         order = page_order(page);
2305
2306         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2307         if (!nr_pages)
2308                 return 0;
2309
2310         /* Split into individual pages */
2311         set_page_refcounted(page);
2312         split_page(page, order);
2313         return nr_pages;
2314 }
2315
2316 /*
2317  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2318  */
2319 static inline
2320 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2321                         struct zone *zone, unsigned int order,
2322                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2323 {
2324         unsigned long flags;
2325         struct page *page;
2326         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2327
2328         if (likely(order == 0)) {
2329                 struct per_cpu_pages *pcp;
2330                 struct list_head *list;
2331
2332                 local_irq_save(flags);
2333                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2334                 list = &pcp->lists[migratetype];
2335                 if (list_empty(list)) {
2336                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2337                                         pcp->batch, list,
2338                                         migratetype, cold);
2339                         if (unlikely(list_empty(list)))
2340                                 goto failed;
2341                 }
2342
2343                 if (cold)
2344                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2345                 else
2346                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2347
2348                 list_del(&page->lru);
2349                 pcp->count--;
2350         } else {
2351                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2352                         /*
2353                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2354                          *
2355                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2356                          * properly detect and handle allocation failures.
2357                          *
2358                          * We most definitely don't want callers attempting to
2359                          * allocate greater than order-1 page units with
2360                          * __GFP_NOFAIL.
2361                          */
2362                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2363                 }
2364                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2365
2366                 page = NULL;
2367                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2368                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2369                         if (page)
2370                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2371                 }
2372                 if (!page)
2373                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2374                 spin_unlock(&zone->lock);
2375                 if (!page)
2376                         goto failed;
2377                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2378                                           get_pcppage_migratetype(page));
2379         }
2380
2381         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2382         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2383             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2384                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2385
2386         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2387         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2388         local_irq_restore(flags);
2389
2390         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2391         return page;
2392
2393 failed:
2394         local_irq_restore(flags);
2395         return NULL;
2396 }
2397
2398 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2399
2400 static struct {
2401         struct fault_attr attr;
2402
2403         bool ignore_gfp_highmem;
2404         bool ignore_gfp_reclaim;
2405         u32 min_order;
2406 } fail_page_alloc = {
2407         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2408         .ignore_gfp_reclaim = true,
2409         .ignore_gfp_highmem = true,
2410         .min_order = 1,
2411 };
2412
2413 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2414 {
2415         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2416 }
2417 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2418
2419 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2420 {
2421         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2422                 return false;
2423         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2424                 return false;
2425         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2426                 return false;
2427         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2428                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2429                 return false;
2430
2431         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2432 }
2433
2434 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2435
2436 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2437 {
2438         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2439         struct dentry *dir;
2440
2441         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2442                                         &fail_page_alloc.attr);
2443         if (IS_ERR(dir))
2444                 return PTR_ERR(dir);
2445
2446         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2447                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2448                 goto fail;
2449         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2450                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2451                 goto fail;
2452         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2453                                 &fail_page_alloc.min_order))
2454                 goto fail;
2455
2456         return 0;
2457 fail:
2458         debugfs_remove_recursive(dir);
2459
2460         return -ENOMEM;
2461 }
2462
2463 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2464
2465 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2466
2467 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2468
2469 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2470 {
2471         return false;
2472 }
2473
2474 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2475
2476 /*
2477  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2478  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2479  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2480  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2481  */
2482 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2483                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2484                         long free_pages)
2485 {
2486         long min = mark;
2487         int o;
2488         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2489
2490         /* free_pages may go negative - that's OK */
2491         free_pages -= (1 << order) - 1;
2492
2493         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2494                 min -= min / 2;
2495
2496         /*
2497          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2498          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2499          * atomic reserve but it avoids a search.
2500          */
2501         if (likely(!alloc_harder))
2502                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2503         else
2504                 min -= min / 4;
2505
2506 #ifdef CONFIG_CMA
2507         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2508         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2509                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2510 #endif
2511
2512         /*
2513          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2514          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2515          * even if a suitable page happened to be free.
2516          */
2517         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2518                 return false;
2519
2520         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2521         if (!order)
2522                 return true;
2523
2524         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2525         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2526                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2527                 int mt;
2528
2529                 if (!area->nr_free)
2530                         continue;
2531
2532                 if (alloc_harder)
2533                         return true;
2534
2535                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2536                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2537                                 return true;
2538                 }
2539
2540 #ifdef CONFIG_CMA
2541                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2542                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2543                         return true;
2544                 }
2545 #endif
2546         }
2547         return false;
2548 }
2549
2550 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2551                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2552 {
2553         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2554                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2555 }
2556
2557 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2558                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2559 {
2560         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2561
2562         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2563                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2564
2565         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2566                                                                 free_pages);
2567 }
2568
2569 #ifdef CONFIG_NUMA
2570 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2571 {
2572         return local_zone->node == zone->node;
2573 }
2574
2575 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2576 {
2577         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2578                                 RECLAIM_DISTANCE;
2579 }
2580 #else   /* CONFIG_NUMA */
2581 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2582 {
2583         return true;
2584 }
2585
2586 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2587 {
2588         return true;
2589 }
2590 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2591
2592 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2593 {
2594         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2595
2596         do {
2597                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2598                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2599                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2600                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2601         } while (zone++ != preferred_zone);
2602 }
2603
2604 /*
2605  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2606  * a page.
2607  */
2608 static struct page *
2609 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2610                                                 const struct alloc_context *ac)
2611 {
2612         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2613         struct zoneref *z;
2614         struct page *page = NULL;
2615         struct zone *zone;
2616         int nr_fair_skipped = 0;
2617         bool zonelist_rescan;
2618
2619 zonelist_scan:
2620         zonelist_rescan = false;
2621
2622         /*
2623          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2624          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2625          */
2626         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2627                                                                 ac->nodemask) {
2628                 unsigned long mark;
2629
2630                 if (cpusets_enabled() &&
2631                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2632                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2633                                 continue;
2634                 /*
2635                  * Distribute pages in proportion to the individual
2636                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2637                  * page was allocated in should have no effect on the
2638                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2639                  */
2640                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2641                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2642                                 break;
2643                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2644                                 nr_fair_skipped++;
2645                                 continue;
2646                         }
2647                 }
2648                 /*
2649                  * When allocating a page cache page for writing, we
2650                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2651                  * limit, such that no single zone holds more than its
2652                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2653                  * The dirty limits take into account the zone's
2654                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2655                  * should be able to balance it without having to
2656                  * write pages from its LRU list.
2657                  *
2658                  * This may look like it could increase pressure on
2659                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2660                  * before they are full.  But the pages that do spill
2661                  * over are limited as the lower zones are protected
2662                  * by this very same mechanism.  It should not become
2663                  * a practical burden to them.
2664                  *
2665                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2666                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2667                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2668                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2669                  * zones are together not big enough to reach the
2670                  * global limit.  The proper fix for these situations
2671                  * will require awareness of zones in the
2672                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2673                  */
2674                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2675                         continue;
2676
2677                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2678                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2679                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2680                         int ret;
2681
2682                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2683                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2684                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2685                                 goto try_this_zone;
2686
2687                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2688                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2689                                 continue;
2690
2691                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2692                         switch (ret) {
2693                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2694                                 /* did not scan */
2695                                 continue;
2696                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2697                                 /* scanned but unreclaimable */
2698                                 continue;
2699                         default:
2700                                 /* did we reclaim enough */
2701                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2702                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2703                                         goto try_this_zone;
2704
2705                                 continue;
2706                         }
2707                 }
2708
2709 try_this_zone:
2710                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2711                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2712                 if (page) {
2713                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2714                                 goto try_this_zone;
2715
2716                         /*
2717                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2718                          * if the pageblock should be reserved for the future
2719                          */
2720                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2721                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2722
2723                         return page;
2724                 }
2725         }
2726
2727         /*
2728          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2729          * local node.  However, the local node might have free pages left
2730          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2731          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2732          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2733          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2734          */
2735         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2736                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2737                 if (nr_fair_skipped) {
2738                         zonelist_rescan = true;
2739                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2740                 }
2741                 if (nr_online_nodes > 1)
2742                         zonelist_rescan = true;
2743         }
2744
2745         if (zonelist_rescan)
2746                 goto zonelist_scan;
2747
2748         return NULL;
2749 }
2750
2751 /*
2752  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2753  * meminfo in irq context.
2754  */
2755 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2756 {
2757         bool ret = false;
2758
2759 #if NODES_SHIFT > 8
2760         ret = in_interrupt();
2761 #endif
2762         return ret;
2763 }
2764
2765 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2766                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2767                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2768
2769 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2770 {
2771         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2772
2773         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2774             debug_guardpage_minorder() > 0)
2775                 return;
2776
2777         /*
2778          * This documents exceptions given to allocations in certain
2779          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2780          * of allowed nodes.
2781          */
2782         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2783                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2784                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2785                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2786         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2787                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2788
2789         if (fmt) {
2790                 struct va_format vaf;
2791                 va_list args;
2792
2793                 va_start(args, fmt);
2794
2795                 vaf.fmt = fmt;
2796                 vaf.va = &args;
2797
2798                 pr_warn("%pV", &vaf);
2799
2800                 va_end(args);
2801         }
2802
2803         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2804                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2805         dump_stack();
2806         if (!should_suppress_show_mem())
2807                 show_mem(filter);
2808 }
2809
2810 static inline struct page *
2811 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2812         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2813 {
2814         struct oom_control oc = {
2815                 .zonelist = ac->zonelist,
2816                 .nodemask = ac->nodemask,
2817                 .gfp_mask = gfp_mask,
2818                 .order = order,
2819         };
2820         struct page *page;
2821
2822         *did_some_progress = 0;
2823
2824         /*
2825          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2826          * making progress for us.
2827          */
2828         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2829                 *did_some_progress = 1;
2830                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2831                 return NULL;
2832         }
2833
2834         /*
2835          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2836          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2837          * we're still under heavy pressure.
2838          */
2839         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2840                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2841         if (page)
2842                 goto out;
2843
2844         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2845                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2846                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2847                         goto out;
2848                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2849                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2850                         goto out;
2851                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2852                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2853                         goto out;
2854                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2855                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2856                         /*
2857                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2858                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2859                          * keep looping as per tradition.
2860                          */
2861                         *did_some_progress = 1;
2862                         goto out;
2863                 }
2864                 if (pm_suspended_storage())
2865                         goto out;
2866                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2867                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2868                         goto out;
2869         }
2870         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2871         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2872                 *did_some_progress = 1;
2873
2874                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2875                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2876                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2877                         /*
2878                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2879                          * are depleted
2880                          */
2881                         if (!page)
2882                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2883                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2884                 }
2885         }
2886 out:
2887         mutex_unlock(&oom_lock);
2888         return page;
2889 }
2890
2891 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2892 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2893 static struct page *
2894 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2895                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2896                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2897                 bool *deferred_compaction)
2898 {
2899         unsigned long compact_result;
2900         struct page *page;
2901
2902         if (!order)
2903                 return NULL;
2904
2905         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2906         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2907                                                 mode, contended_compaction);
2908         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2909
2910         switch (compact_result) {
2911         case COMPACT_DEFERRED:
2912                 *deferred_compaction = true;
2913                 /* fall-through */
2914         case COMPACT_SKIPPED:
2915                 return NULL;
2916         default:
2917                 break;
2918         }
2919
2920         /*
2921          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2922          * count a compaction stall
2923          */
2924         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2925
2926         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2927                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2928
2929         if (page) {
2930                 struct zone *zone = page_zone(page);
2931
2932                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2933                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2934                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2935                 return page;
2936         }
2937
2938         /*
2939          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2940          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2941          */
2942         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2943
2944         cond_resched();
2945
2946         return NULL;
2947 }
2948 #else
2949 static inline struct page *
2950 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2951                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2952                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2953                 bool *deferred_compaction)
2954 {
2955         return NULL;
2956 }
2957 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2958
2959 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2960 static int
2961 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2962                                         const struct alloc_context *ac)
2963 {
2964         struct reclaim_state reclaim_state;
2965         int progress;
2966
2967         cond_resched();
2968
2969         /* We now go into synchronous reclaim */
2970         cpuset_memory_pressure_bump();
2971         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2972         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2973         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2974         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2975
2976         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2977                                                                 ac->nodemask);
2978
2979         current->reclaim_state = NULL;
2980         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2981         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2982
2983         cond_resched();
2984
2985         return progress;
2986 }
2987
2988 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2989 static inline struct page *
2990 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2991                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2992                 unsigned long *did_some_progress)
2993 {
2994         struct page *page = NULL;
2995         bool drained = false;
2996
2997         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2998         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2999                 return NULL;
3000
3001 retry:
3002         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3003                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3004
3005         /*
3006          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3007          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3008          * Shrink them them and try again
3009          */
3010         if (!page && !drained) {
3011                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3012                 drain_all_pages(NULL);
3013                 drained = true;
3014                 goto retry;
3015         }
3016
3017         return page;
3018 }
3019
3020 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3021 {
3022         struct zoneref *z;
3023         struct zone *zone;
3024
3025         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3026                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3027                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
3028 }
3029
3030 static inline int
3031 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3032 {
3033         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3034
3035         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3036         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3037
3038         /*
3039          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3040          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3041          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3042          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3043          */
3044         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3045
3046         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3047                 /*
3048                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3049                  * if it can't schedule.
3050                  */
3051                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3052                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3053                 /*
3054                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3055                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3056                  */
3057                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3058         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3059                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3060
3061         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3062                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3063                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3064                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3065                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3066                 else if (!in_interrupt() &&
3067                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3068                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3069                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3070         }
3071 #ifdef CONFIG_CMA
3072         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3073                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3074 #endif
3075         return alloc_flags;
3076 }
3077
3078 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3079 {
3080         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3081 }
3082
3083 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3084 {
3085         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3086 }
3087
3088 static inline struct page *
3089 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3090                                                 struct alloc_context *ac)
3091 {
3092         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3093         struct page *page = NULL;
3094         int alloc_flags;
3095         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3096         unsigned long did_some_progress;
3097         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3098         bool deferred_compaction = false;
3099         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3100
3101         /*
3102          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3103          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3104          * be using allocators in order of preference for an area that is
3105          * too large.
3106          */
3107         if (order >= MAX_ORDER) {
3108                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3109                 return NULL;
3110         }
3111
3112         /*
3113          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3114          * callers that are not in atomic context.
3115          */
3116         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3117                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3118                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3119
3120         /*
3121          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3122          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3123          * speculative node-specific allocation.
3124          */
3125         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3126                 goto nopage;
3127
3128 retry:
3129         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3130                 wake_all_kswapds(order, ac);
3131
3132         /*
3133          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3134          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3135          * to how we want to proceed.
3136          */
3137         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3138
3139         /*
3140          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3141          * cpusets.
3142          */
3143         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3144                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3145                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3146                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3147                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3148         }
3149
3150         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3151         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3152                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3153         if (page)
3154                 goto got_pg;
3155
3156         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3157         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3158                 /*
3159                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3160                  * the allocation is high priority and these type of
3161                  * allocations are system rather than user orientated
3162                  */
3163                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3164                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3165                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3166                 if (page)
3167                         goto got_pg;
3168         }
3169
3170         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3171         if (!can_direct_reclaim) {
3172                 /*
3173                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3174                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3175                  * to fail.
3176                  */
3177                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3178                 goto nopage;
3179         }
3180
3181         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3182         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3183                 /*
3184                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3185                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3186                  * for somebody to do a work for us.
3187                  */
3188                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3189                         cond_resched();
3190                         goto retry;
3191                 }
3192                 goto nopage;
3193         }
3194
3195         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3196         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3197                 goto nopage;
3198
3199         /*
3200          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3201          * attempts after direct reclaim are synchronous
3202          */
3203         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3204                                         migration_mode,
3205                                         &contended_compaction,
3206                                         &deferred_compaction);
3207         if (page)
3208                 goto got_pg;
3209
3210         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3211         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3212                 /*
3213                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3214                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3215                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3216                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3217                  * instead of entering direct reclaim.
3218                  */
3219                 if (deferred_compaction)
3220                         goto nopage;
3221
3222                 /*
3223                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3224                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3225                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3226                  * so we fallback to base pages instead.
3227                  */
3228                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3229                         goto nopage;
3230
3231                 /*
3232                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3233                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3234                  * khugepaged trying to collapse.
3235                  */
3236                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3237                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3238                         goto nopage;
3239         }
3240
3241         /*
3242          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3243          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3244          * khugepaged trying to collapse.
3245          */
3246         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3247                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3248
3249         /* Try direct reclaim and then allocating */
3250         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3251                                                         &did_some_progress);
3252         if (page)
3253                 goto got_pg;
3254
3255         /* Do not loop if specifically requested */
3256         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3257                 goto noretry;
3258
3259         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3260         pages_reclaimed += did_some_progress;
3261         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3262             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3263                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3264                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3265                 goto retry;
3266         }
3267
3268         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3269         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3270         if (page)
3271                 goto got_pg;
3272
3273         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3274         if (did_some_progress)
3275                 goto retry;
3276
3277 noretry:
3278         /*
3279          * High-order allocations do not necessarily loop after
3280          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3281          * being called after reclaim so call directly if necessary
3282          */
3283         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3284                                             ac, migration_mode,
3285                                             &contended_compaction,
3286                                             &deferred_compaction);
3287         if (page)
3288                 goto got_pg;
3289 nopage:
3290         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3291 got_pg:
3292         return page;
3293 }
3294
3295 /*
3296  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3297  */
3298 struct page *
3299 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3300                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3301 {
3302         struct zoneref *preferred_zoneref;
3303         struct page *page = NULL;
3304         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3305         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3306         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3307         struct alloc_context ac = {
3308                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3309                 .nodemask = nodemask,
3310                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3311         };
3312
3313         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3314
3315         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3316
3317         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3318
3319         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3320                 return NULL;
3321
3322         /*
3323          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3324          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3325          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3326          */
3327         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3328                 return NULL;
3329
3330         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3331                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3332
3333 retry_cpuset:
3334         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3335
3336         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3337         ac.zonelist = zonelist;
3338
3339         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3340         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3341
3342         /* The preferred zone is used for statistics later */
3343         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3344                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3345                                 &ac.preferred_zone);
3346         if (!ac.preferred_zone)
3347                 goto out;
3348         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3349
3350         /* First allocation attempt */
3351         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3352         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3353         if (unlikely(!page)) {
3354                 /*
3355                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3356                  * can deadlock because I/O on the device might not
3357                  * complete.
3358                  */
3359                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3360                 ac.spread_dirty_pages = false;
3361
3362                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3363         }
3364
3365         if (kmemcheck_enabled && page)
3366                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3367
3368         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3369
3370 out:
3371         /*
3372          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3373          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3374          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3375          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3376          */
3377         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3378                 goto retry_cpuset;
3379
3380         return page;
3381 }
3382 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3383
3384 /*
3385  * Common helper functions.
3386  */
3387 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3388 {
3389         struct page *page;
3390
3391         /*
3392          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3393          * a highmem page
3394          */
3395         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3396
3397         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3398         if (!page)
3399                 return 0;
3400         return (unsigned long) page_address(page);
3401 }
3402 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3403
3404 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3405 {
3406         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3407 }
3408 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3409
3410 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3411 {
3412         if (put_page_testzero(page)) {
3413                 if (order == 0)
3414                         free_hot_cold_page(page, false);
3415                 else
3416                         __free_pages_ok(page, order);
3417         }
3418 }
3419
3420 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3421
3422 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3423 {
3424         if (addr != 0) {
3425                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3426                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3427         }
3428 }
3429
3430 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3431
3432 /*
3433  * Page Fragment:
3434  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3435  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3436  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3437  *
3438  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3439  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3440  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3441  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3442  */
3443 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3444                                        gfp_t gfp_mask)
3445 {
3446         struct page *page = NULL;
3447         gfp_t gfp = gfp_mask;
3448
3449 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3450         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3451                     __GFP_NOMEMALLOC;
3452         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3453                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3454         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3455 #endif
3456         if (unlikely(!page))
3457                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3458
3459         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3460
3461         return page;
3462 }
3463
3464 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3465                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3466 {
3467         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3468         struct page *page;
3469         int offset;
3470
3471         if (unlikely(!nc->va)) {
3472 refill:
3473                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3474                 if (!page)
3475                         return NULL;
3476
3477 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3478                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3479                 size = nc->size;
3480 #endif
3481                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3482                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3483                  */
3484                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3485
3486                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3487                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3488                 nc->pagecnt_bias = size;
3489                 nc->offset = size;
3490         }
3491
3492         offset = nc->offset - fragsz;
3493         if (unlikely(offset < 0)) {
3494                 page = virt_to_page(nc->va);
3495
3496                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3497                         goto refill;
3498
3499 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3500                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3501                 size = nc->size;
3502 #endif
3503                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3504                 atomic_set(&page->_count, size);
3505
3506                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3507                 nc->pagecnt_bias = size;
3508                 offset = size - fragsz;
3509         }
3510
3511         nc->pagecnt_bias--;
3512         nc->offset = offset;
3513
3514         return nc->va + offset;
3515 }
3516 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3517
3518 /*
3519  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3520  */
3521 void __free_page_frag(void *addr)
3522 {
3523         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3524
3525         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3526                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3527 }
3528 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3529
3530 /*
3531  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3532  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3533  * equivalent to alloc_pages.
3534  *
3535  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3536  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3537  */
3538 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3539 {
3540         struct page *page;
3541
3542         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3543         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3544                 __free_pages(page, order);
3545                 page = NULL;
3546         }
3547         return page;
3548 }
3549
3550 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3551 {
3552         struct page *page;
3553
3554         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3555         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3556                 __free_pages(page, order);
3557                 page = NULL;
3558         }
3559         return page;
3560 }
3561
3562 /*
3563  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3564  * alloc_kmem_pages.
3565  */
3566 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3567 {
3568         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3569         __free_pages(page, order);
3570 }
3571
3572 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3573 {
3574         if (addr != 0) {
3575                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3576                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3577         }
3578 }
3579
3580 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3581                 size_t size)
3582 {
3583         if (addr) {
3584                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3585                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3586
3587                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3588                 while (used < alloc_end) {
3589                         free_page(used);
3590                         used += PAGE_SIZE;
3591                 }
3592         }
3593         return (void *)addr;
3594 }
3595
3596 /**
3597  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3598  * @size: the number of bytes to allocate
3599  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3600  *
3601  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3602  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3603  * allocate memory in power-of-two pages.
3604  *
3605  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3606  *
3607  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3608  */
3609 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3610 {
3611         unsigned int order = get_order(size);
3612         unsigned long addr;
3613
3614         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3615         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3618
3619 /**
3620  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3621  *                         pages on a node.
3622  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3623  * @size: the number of bytes to allocate
3624  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3625  *
3626  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3627  * back.
3628  */
3629 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3630 {
3631         unsigned int order = get_order(size);
3632         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3633         if (!p)
3634                 return NULL;
3635         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3636 }
3637
3638 /**
3639  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3640  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3641  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3642  *
3643  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3644  */
3645 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3646 {
3647         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3648         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3649
3650         while (addr < end) {
3651                 free_page(addr);
3652                 addr += PAGE_SIZE;
3653         }
3654 }
3655 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3656
3657 /**
3658  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3659  * @offset: The zone index of the highest zone
3660  *
3661  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3662  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3663  * zone, the number of pages is calculated as:
3664  *     managed_pages - high_pages
3665  */
3666 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3667 {
3668         struct zoneref *z;
3669         struct zone *zone;
3670
3671         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3672         unsigned long sum = 0;
3673
3674         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3675
3676         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3677                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3678                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3679                 if (size > high)
3680                         sum += size - high;
3681         }
3682
3683         return sum;
3684 }
3685
3686 /**
3687  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3688  *
3689  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3690  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3691  */
3692 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3693 {
3694         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3695 }
3696 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3697
3698 /**
3699  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3700  *
3701  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3702  * high watermark within all zones.
3703  */
3704 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3705 {
3706         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3707 }
3708
3709 static inline void show_node(struct zone *zone)
3710 {
3711         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3712                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3713 }
3714
3715 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3716 {
3717         val->totalram = totalram_pages;
3718         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3719         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3720         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3721         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3722         val->freehigh = nr_free_highpages();
3723         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3724 }
3725
3726 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3727
3728 #ifdef CONFIG_NUMA
3729 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3730 {
3731         int zone_type;          /* needs to be signed */
3732         unsigned long managed_pages = 0;
3733         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3734
3735         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3736                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3737         val->totalram = managed_pages;
3738         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3739         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3740 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3741         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3742         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3743                         NR_FREE_PAGES);
3744 #else
3745         val->totalhigh = 0;
3746         val->freehigh = 0;
3747 #endif
3748         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3749 }
3750 #endif
3751
3752 /*
3753  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3754  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3755  */
3756 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3757 {
3758         bool ret = false;
3759         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3760
3761         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3762                 goto out;
3763
3764         do {
3765                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3766                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3767         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3768 out:
3769         return ret;
3770 }
3771
3772 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3773
3774 static void show_migration_types(unsigned char type)
3775 {
3776         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3777                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3778                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3779                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3780                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3781 #ifdef CONFIG_CMA
3782                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3783 #endif
3784 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3785                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3786 #endif
3787         };
3788         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3789         char *p = tmp;
3790         int i;
3791
3792         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3793                 if (type & (1 << i))
3794                         *p++ = types[i];
3795         }
3796
3797         *p = '\0';
3798         printk("(%s) ", tmp);
3799 }
3800
3801 /*
3802  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3803  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3804  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3805  *
3806  * Bits in @filter:
3807  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3808  *   cpuset.
3809  */
3810 void show_free_areas(unsigned int filter)
3811 {
3812         unsigned long free_pcp = 0;
3813         int cpu;
3814         struct zone *zone;
3815
3816         for_each_populated_zone(zone) {
3817                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3818                         continue;
3819
3820                 for_each_online_cpu(cpu)
3821                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3822         }
3823
3824         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3825                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3826                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3827                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3828                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3829                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3830                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3831                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3832                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3833                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3834                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3835                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3836                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3837                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3838                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3839                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3840                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3841                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3842                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3843                 global_page_state(NR_SHMEM),
3844                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3845                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3846                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3847                 free_pcp,
3848                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3849
3850         for_each_populated_zone(zone) {
3851                 int i;
3852
3853                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3854                         continue;
3855
3856                 free_pcp = 0;
3857                 for_each_online_cpu(cpu)
3858                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3859
3860                 show_node(zone);
3861                 printk("%s"
3862                         " free:%lukB"
3863                         " min:%lukB"
3864                         " low:%lukB"
3865                         " high:%lukB"
3866                         " active_anon:%lukB"
3867                         " inactive_anon:%lukB"
3868                         " active_file:%lukB"
3869                         " inactive_file:%lukB"
3870                         " unevictable:%lukB"
3871                         " isolated(anon):%lukB"
3872                         " isolated(file):%lukB"
3873                         " present:%lukB"
3874                         " managed:%lukB"
3875                         " mlocked:%lukB"
3876                         " dirty:%lukB"
3877                         " writeback:%lukB"
3878                         " mapped:%lukB"
3879                         " shmem:%lukB"
3880                         " slab_reclaimable:%lukB"
3881                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3882                         " kernel_stack:%lukB"
3883                         " pagetables:%lukB"
3884                         " unstable:%lukB"
3885                         " bounce:%lukB"
3886                         " free_pcp:%lukB"
3887                         " local_pcp:%ukB"
3888                         " free_cma:%lukB"
3889                         " writeback_tmp:%lukB"
3890                         " pages_scanned:%lu"
3891                         " all_unreclaimable? %s"
3892                         "\n",
3893                         zone->name,
3894                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3895                         K(min_wmark_pages(zone)),
3896                         K(low_wmark_pages(zone)),
3897                         K(high_wmark_pages(zone)),
3898                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3899                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3900                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3901                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3902                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3903                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3904                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3905                         K(zone->present_pages),
3906                         K(zone->managed_pages),
3907                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3908                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3909                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3910                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3911                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3912                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3913                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3914                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3915                                 THREAD_SIZE / 1024,
3916                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3917                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3918                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3919                         K(free_pcp),
3920                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3921                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3922                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3923                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3924                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3925                         );
3926                 printk("lowmem_reserve[]:");
3927                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3928                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3929                 printk("\n");
3930         }
3931
3932         for_each_populated_zone(zone) {
3933                 unsigned int order;
3934                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3935                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3936
3937                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3938                         continue;
3939                 show_node(zone);
3940                 printk("%s: ", zone->name);
3941
3942                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3943                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3944                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3945                         int type;
3946
3947                         nr[order] = area->nr_free;
3948                         total += nr[order] << order;
3949
3950                         types[order] = 0;
3951                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3952                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3953                                         types[order] |= 1 << type;
3954                         }
3955                 }
3956                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3957                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3958                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3959                         if (nr[order])
3960                                 show_migration_types(types[order]);
3961                 }
3962                 printk("= %lukB\n", K(total));
3963         }
3964
3965         hugetlb_show_meminfo();
3966
3967         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3968
3969         show_swap_cache_info();
3970 }
3971
3972 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3973 {
3974         zoneref->zone = zone;
3975         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3976 }
3977
3978 /*
3979  * Builds allocation fallback zone lists.
3980  *
3981  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3982  */
3983 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3984                                 int nr_zones)
3985 {
3986         struct zone *zone;
3987         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3988
3989         do {
3990                 zone_type--;
3991                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3992                 if (populated_zone(zone)) {
3993                         zoneref_set_zone(zone,
3994                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3995                         check_highest_zone(zone_type);
3996                 }
3997         } while (zone_type);
3998
3999         return nr_zones;
4000 }
4001
4002
4003 /*
4004  *  zonelist_order:
4005  *  0 = automatic detection of better ordering.
4006  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4007  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4008  *
4009  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4010  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4011  */
4012 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4013 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4014 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4015
4016 /* zonelist order in the kernel.
4017  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4018  */
4019 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4020 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4021
4022
4023 #ifdef CONFIG_NUMA
4024 /* The value user specified ....changed by config */
4025 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4026 /* string for sysctl */
4027 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4028 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4029
4030 /*
4031  * interface for configure zonelist ordering.
4032  * command line option "numa_zonelist_order"
4033  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4034  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4035  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4036  */
4037
4038 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4039 {
4040         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4041                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4042         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4043                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4044         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4045                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4046         } else {
4047                 printk(KERN_WARNING
4048                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
4049                         "%s\n", s);
4050                 return -EINVAL;
4051         }
4052         return 0;
4053 }
4054
4055 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4056 {
4057         int ret;
4058
4059         if (!s)
4060                 return 0;
4061
4062         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4063         if (ret == 0)
4064                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4065
4066         return ret;
4067 }
4068 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4069
4070 /*
4071  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4072  */
4073 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4074                 void __user *buffer, size_t *length,
4075                 loff_t *ppos)
4076 {
4077         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4078         int ret;
4079         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4080
4081         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4082         if (write) {
4083                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4084                         ret = -EINVAL;
4085                         goto out;
4086                 }
4087                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4088         }
4089         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4090         if (ret)
4091                 goto out;
4092         if (write) {
4093                 int oldval = user_zonelist_order;
4094
4095                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4096                 if (ret) {
4097                         /*
4098                          * bogus value.  restore saved string
4099                          */
4100                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4101                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4102                         user_zonelist_order = oldval;
4103                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4104                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4105                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4106                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4107                 }
4108         }
4109 out:
4110         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4111         return ret;
4112 }
4113
4114
4115 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4116 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4117
4118 /**
4119  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4120  * @node: node whose fallback list we're appending
4121  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4122  *
4123  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4124  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4125  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4126  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4127  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4128  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4129  * on them otherwise.
4130  * It returns -1 if no node is found.
4131  */
4132 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4133 {
4134         int n, val;
4135         int min_val = INT_MAX;
4136         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4137         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4138
4139         /* Use the local node if we haven't already */
4140         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4141                 node_set(node, *used_node_mask);
4142                 return node;
4143         }
4144
4145         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4146
4147                 /* Don't want a node to appear more than once */
4148                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4149                         continue;
4150
4151                 /* Use the distance array to find the distance */
4152                 val = node_distance(node, n);
4153
4154                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4155                 val += (n < node);
4156
4157                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4158                 tmp = cpumask_of_node(n);
4159                 if (!cpumask_empty(tmp))
4160                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4161
4162                 /* Slight preference for less loaded node */
4163                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4164                 val += node_load[n];
4165
4166                 if (val < min_val) {
4167                         min_val = val;
4168                         best_node = n;
4169                 }
4170         }
4171
4172         if (best_node >= 0)
4173                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4174
4175         return best_node;
4176 }
4177
4178
4179 /*
4180  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4181  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4182  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4183  */
4184 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4185 {
4186         int j;
4187         struct zonelist *zonelist;
4188
4189         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4190         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4191                 ;
4192         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4193         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4194         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4195 }
4196
4197 /*
4198  * Build gfp_thisnode zonelists
4199  */
4200 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4201 {
4202         int j;
4203         struct zonelist *zonelist;
4204
4205         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4206         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4207         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4208         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4209 }
4210
4211 /*
4212  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4213  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4214  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4215  * may still exist in local DMA zone.
4216  */
4217 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4218
4219 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4220 {
4221         int pos, j, node;
4222         int zone_type;          /* needs to be signed */
4223         struct zone *z;
4224         struct zonelist *zonelist;
4225
4226         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4227         pos = 0;
4228         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4229                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4230                         node = node_order[j];
4231                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4232                         if (populated_zone(z)) {
4233                                 zoneref_set_zone(z,
4234                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4235                                 check_highest_zone(zone_type);
4236                         }
4237                 }
4238         }
4239         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4240         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4241 }
4242
4243 #if defined(CONFIG_64BIT)
4244 /*
4245  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4246  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4247  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4248  */
4249 static int default_zonelist_order(void)
4250 {
4251         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4252 }
4253 #else
4254 /*
4255  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4256  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4257  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4258  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4259  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4260  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4261  */
4262 static int default_zonelist_order(void)
4263 {
4264         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4265 }
4266 #endif /* CONFIG_64BIT */
4267
4268 static void set_zonelist_order(void)
4269 {
4270         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4271                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4272         else
4273                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4274 }
4275
4276 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4277 {
4278         int i, node, load;
4279         nodemask_t used_mask;
4280         int local_node, prev_node;
4281         struct zonelist *zonelist;
4282         unsigned int order = current_zonelist_order;
4283
4284         /* initialize zonelists */
4285         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4286                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4287                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4288                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4289         }
4290
4291         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4292         local_node = pgdat->node_id;
4293         load = nr_online_nodes;
4294         prev_node = local_node;
4295         nodes_clear(used_mask);
4296
4297         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4298         i = 0;
4299
4300         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4301                 /*
4302                  * We don't want to pressure a particular node.
4303                  * So adding penalty to the first node in same
4304                  * distance group to make it round-robin.
4305                  */
4306                 if (node_distance(local_node, node) !=
4307                     node_distance(local_node, prev_node))
4308                         node_load[node] = load;
4309
4310                 prev_node = node;
4311                 load--;
4312                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4313                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4314                 else
4315                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4316         }
4317
4318         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4319                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4320                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4321         }
4322
4323         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4324 }
4325
4326 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4327 /*
4328  * Return node id of node used for "local" allocations.
4329  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4330  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4331  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4332  */
4333 int local_memory_node(int node)
4334 {
4335         struct zone *zone;
4336
4337         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4338                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4339                                    NULL,
4340                                    &zone);
4341         return zone->node;
4342 }
4343 #endif
4344
4345 #else   /* CONFIG_NUMA */
4346
4347 static void set_zonelist_order(void)
4348 {
4349         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4350 }
4351
4352 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4353 {
4354         int node, local_node;
4355         enum zone_type j;
4356         struct zonelist *zonelist;
4357
4358         local_node = pgdat->node_id;
4359
4360         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4361         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4362
4363         /*
4364          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4365          * of all the other nodes.
4366          * We don't want to pressure a particular node, so when
4367          * building the zones for node N, we make sure that the
4368          * zones coming right after the local ones are those from
4369          * node N+1 (modulo N)
4370          */
4371         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4372                 if (!node_online(node))
4373                         continue;
4374                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4375         }
4376         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4377                 if (!node_online(node))
4378                         continue;
4379                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4380         }
4381
4382         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4383         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4384 }
4385
4386 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4387
4388 /*
4389  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4390  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4391  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4392  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4393  * with interrupts disabled.
4394  *
4395  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4396  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4397  * hotplugged processors.
4398  *
4399  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4400  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4401  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4402  */
4403 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4404 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4405 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4406
4407 /*
4408  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4409  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4410  */
4411 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4412
4413 /* return values int ....just for stop_machine() */
4414 static int __build_all_zonelists(void *data)
4415 {
4416         int nid;
4417         int cpu;
4418         pg_data_t *self = data;
4419
4420 #ifdef CONFIG_NUMA
4421         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4422 #endif
4423
4424         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4425                 build_zonelists(self);
4426         }
4427
4428         for_each_online_node(nid) {
4429                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4430
4431                 build_zonelists(pgdat);
4432         }
4433
4434         /*
4435          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4436          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4437          * each zone will be allocated later when the per cpu
4438          * allocator is available.
4439          *
4440          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4441          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4442          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4443          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4444          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4445          * (a chicken-egg dilemma).
4446          */
4447         for_each_possible_cpu(cpu) {
4448                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4449
4450 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4451                 /*
4452                  * We now know the "local memory node" for each node--
4453                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4454                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4455                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4456                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4457                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4458                  */
4459                 if (cpu_online(cpu))
4460                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4461 #endif
4462         }
4463
4464         return 0;
4465 }
4466
4467 static noinline void __init
4468 build_all_zonelists_init(void)
4469 {
4470         __build_all_zonelists(NULL);
4471         mminit_verify_zonelist();
4472         cpuset_init_current_mems_allowed();
4473 }
4474
4475 /*
4476  * Called with zonelists_mutex held always
4477  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4478  *
4479  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4480  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4481  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4482  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4483  */
4484 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4485 {
4486         set_zonelist_order();
4487
4488         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4489                 build_all_zonelists_init();
4490         } else {
4491 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4492                 if (zone)
4493                         setup_zone_pageset(zone);
4494 #endif
4495                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4496                    of zonelist */
4497                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4498                 /* cpuset refresh routine should be here */
4499         }
4500         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4501         /*
4502          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4503          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4504          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4505          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4506          * disabled and enable it later
4507          */
4508         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4509                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4510         else
4511                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4512
4513         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4514                 "Total pages: %ld\n",
4515                         nr_online_nodes,
4516                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4517                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4518                         vm_total_pages);
4519 #ifdef CONFIG_NUMA
4520         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4521 #endif
4522 }
4523
4524 /*
4525  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4526  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4527  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4528  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4529  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4530  * conservative, even though it seems large.
4531  *
4532  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4533  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4534  */
4535 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4536
4537 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4538 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4539 {
4540         unsigned long size = 1;
4541
4542         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4543
4544         while (size < pages)
4545                 size <<= 1;
4546
4547         /*
4548          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4549          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4550          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4551          */
4552         size = min(size, 4096UL);
4553
4554         return max(size, 4UL);
4555 }
4556 #else
4557 /*
4558  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4559  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4560  *
4561  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4562  *
4563  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4564  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4565  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4566  *
4567  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4568  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4569  *
4570  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4571  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4572  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4573  */
4574 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4575 {
4576         return 4096UL;
4577 }
4578 #endif
4579
4580 /*
4581  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4582  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4583  * hash function before the remainder is taken.
4584  */
4585 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4586 {
4587         return ffz(~size);
4588 }
4589
4590 /*
4591  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4592  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4593  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4594  */
4595 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4596                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4597 {
4598         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4599         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4600         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4601         unsigned long pfn;
4602         unsigned long nr_initialised = 0;
4603 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4604         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4605 #endif
4606
4607         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4608                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4609
4610         /*
4611          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4612          * memory
4613          */
4614         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4615                 start_pfn += altmap->reserve;
4616
4617         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4618                 /*
4619                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4620                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4621                  */
4622                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4623                         goto not_early;
4624
4625                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4626                         continue;
4627                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4628                         continue;
4629                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4630                         break;
4631
4632 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4633                 /*
4634                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4635                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4636                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4637                  */
4638                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4639                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4640                                 continue;
4641
4642                 /*
4643                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4644                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4645                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4646                  */
4647                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4648                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4649                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4650                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4651                                                 break;
4652                                 r = tmp;
4653                         }
4654                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4655                             memblock_is_mirror(r)) {
4656                                 /* already initialized as NORMAL */
4657                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4658                                 continue;
4659                         }
4660                 }
4661 #endif
4662
4663 not_early:
4664                 /*
4665                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4666                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4667                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4668                  * the address space during boot when many long-lived
4669                  * kernel allocations are made.
4670                  *
4671                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4672                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4673                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4674                  * pfn out of zone.
4675                  */
4676                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4677                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4678
4679                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4680                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4681                 } else {
4682                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4683                 }
4684         }
4685 }
4686
4687 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4688 {
4689         unsigned int order, t;
4690         for_each_migratetype_order(order, t) {
4691                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4692                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4693         }
4694 }
4695
4696 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4697 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4698         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4699 #endif
4700
4701 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4702 {
4703 #ifdef CONFIG_MMU
4704         int batch;
4705
4706         /*
4707          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4708          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4709          *
4710          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4711          */
4712         batch = zone->managed_pages / 1024;
4713         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4714                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4715         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4716         if (batch < 1)
4717                 batch = 1;
4718
4719         /*
4720          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4721          * of 2 value was found to be more likely to have
4722          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4723          *
4724          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4725          * batches of pages, one task can end up with a lot
4726          * of pages of one half of the possible page colors
4727          * and the other with pages of the other colors.
4728          */
4729         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4730
4731         return batch;
4732
4733 #else
4734         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4735          * conditions.
4736          *
4737          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4738          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4739          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4740          *
4741          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4742          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4743          * can be a significant delay between the individual batches being
4744          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4745          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4746          */
4747         return 0;
4748 #endif
4749 }
4750
4751 /*
4752  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4753  * ->batch must never be higher then ->high.
4754  * The following function updates them in a safe manner without read side
4755  * locking.
4756  *
4757  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4758  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4759  *
4760  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4761  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4762  * exist).
4763  */
4764 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4765                 unsigned long batch)
4766 {
4767        /* start with a fail safe value for batch */
4768         pcp->batch = 1;
4769         smp_wmb();
4770
4771        /* Update high, then batch, in order */
4772         pcp->high = high;
4773         smp_wmb();
4774
4775         pcp->batch = batch;
4776 }
4777
4778 /* a companion to pageset_set_high() */
4779 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4780 {
4781         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4782 }
4783
4784 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4785 {
4786         struct per_cpu_pages *pcp;
4787         int migratetype;
4788
4789         memset(p, 0, sizeof(*p));
4790
4791         pcp = &p->pcp;
4792         pcp->count = 0;
4793         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4794                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4795 }
4796
4797 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4798 {
4799         pageset_init(p);
4800         pageset_set_batch(p, batch);
4801 }
4802
4803 /*
4804  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4805  * to the value high for the pageset p.
4806  */
4807 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4808                                 unsigned long high)
4809 {
4810         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4811         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4812                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4813
4814         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4815 }
4816
4817 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4818                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4819 {
4820         if (percpu_pagelist_fraction)
4821                 pageset_set_high(pcp,
4822                         (zone->managed_pages /
4823                                 percpu_pagelist_fraction));
4824         else
4825                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4826 }
4827
4828 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4829 {
4830         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4831
4832         pageset_init(pcp);
4833         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4834 }
4835
4836 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4837 {
4838         int cpu;
4839         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4840         for_each_possible_cpu(cpu)
4841                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4842 }
4843
4844 /*
4845  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4846  * Before this call only boot pagesets were available.
4847  */
4848 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4849 {
4850         struct zone *zone;
4851
4852         for_each_populated_zone(zone)
4853                 setup_zone_pageset(zone);
4854 }
4855
4856 static noinline __init_refok
4857 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4858 {
4859         int i;
4860         size_t alloc_size;
4861
4862         /*
4863          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4864          * per zone.
4865          */
4866         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4867                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4868         zone->wait_table_bits =
4869                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4870         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4871                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4872
4873         if (!slab_is_available()) {
4874                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4875                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4876                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4877         } else {
4878                 /*
4879                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4880                  * via memory hot-add.
4881                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4882                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4883                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4884                  * node itself as well.
4885                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4886                  * necessary.
4887                  */
4888                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4889         }
4890         if (!zone->wait_table)
4891                 return -ENOMEM;
4892
4893         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4894                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4895
4896         return 0;
4897 }
4898
4899 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4900 {
4901         /*
4902          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4903          * relies on the ability of the linker to provide the
4904          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4905          */
4906         zone->pageset = &boot_pageset;
4907
4908         if (populated_zone(zone))
4909                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4910                         zone->name, zone->present_pages,
4911                                          zone_batchsize(zone));
4912 }
4913
4914 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4915                                         unsigned long zone_start_pfn,
4916                                         unsigned long size)
4917 {
4918         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4919         int ret;
4920         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4921         if (ret)
4922                 return ret;
4923         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4924
4925         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4926
4927         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4928                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4929                         pgdat->node_id,
4930                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4931                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4932
4933         zone_init_free_lists(zone);
4934
4935         return 0;
4936 }
4937
4938 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4939 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4940
4941 /*
4942  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4943  */
4944 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4945                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4946 {
4947         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4948         int nid;
4949
4950         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4951                 return state->last_nid;
4952
4953         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4954         if (nid != -1) {
4955                 state->last_start = start_pfn;
4956                 state->last_end = end_pfn;
4957                 state->last_nid = nid;
4958         }
4959
4960         return nid;
4961 }
4962 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4963
4964 /**
4965  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4966  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4967  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4968  *
4969  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4970  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4971  * memblock_free_early_nid() manually.
4972  */
4973 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4974 {
4975         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4976         int i, this_nid;
4977
4978         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4979                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4980                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4981
4982                 if (start_pfn < end_pfn)
4983                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4984                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4985                                         this_nid);
4986         }
4987 }
4988
4989 /**
4990  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4991  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4992  *
4993  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4994  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4995  */
4996 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4997 {
4998         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4999         int i, this_nid;
5000
5001         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5002                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5003 }
5004
5005 /**
5006  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5007  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5008  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5009  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5010  *
5011  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5012  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5013  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5014  * PFNs will be 0.
5015  */
5016 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5017                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5018 {
5019         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5020         int i;
5021
5022         *start_pfn = -1UL;
5023         *end_pfn = 0;
5024
5025         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5026                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5027                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5028         }
5029
5030         if (*start_pfn == -1UL)
5031                 *start_pfn = 0;
5032 }
5033
5034 /*
5035  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5036  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5037  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5038  */
5039 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5040 {
5041         int zone_index;
5042         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5043                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5044                         continue;
5045
5046                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5047                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5048                         break;
5049         }
5050
5051         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5052         movable_zone = zone_index;
5053 }
5054
5055 /*
5056  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5057  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5058  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5059  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5060  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5061  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5062  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5063  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5064  */
5065 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5066                                         unsigned long zone_type,
5067                                         unsigned long node_start_pfn,
5068                                         unsigned long node_end_pfn,
5069                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5070                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5071 {
5072         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5073         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5074                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5075                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5076                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5077                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5078                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5079
5080                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5081                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5082                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5083         }
5084 }
5085
5086 /*
5087  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5088  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5089  */
5090 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5091                                         unsigned long zone_type,
5092                                         unsigned long node_start_pfn,
5093                                         unsigned long node_end_pfn,
5094                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5095                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5096                                         unsigned long *ignored)
5097 {
5098         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5099         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5100                 return 0;
5101
5102         /* Get the start and end of the zone */
5103         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5104         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5105         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5106                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5107                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5108
5109         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5110         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5111                 return 0;
5112
5113         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5114         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5115         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5116
5117         /* Return the spanned pages */
5118         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5119 }
5120
5121 /*
5122  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5123  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5124  */
5125 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5126                                 unsigned long range_start_pfn,
5127                                 unsigned long range_end_pfn)
5128 {
5129         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5130         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5131         int i;
5132
5133         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5134                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5135                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5136                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5137         }
5138         return nr_absent;
5139 }
5140
5141 /**
5142  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5143  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5144  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5145  *
5146  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5147  */
5148 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5149                                                         unsigned long end_pfn)
5150 {
5151         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5152 }
5153
5154 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5155 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5156                                         unsigned long zone_type,
5157                                         unsigned long node_start_pfn,
5158                                         unsigned long node_end_pfn,
5159                                         unsigned long *ignored)
5160 {
5161         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5162         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5163         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5164         unsigned long nr_absent;
5165
5166         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5167         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5168                 return 0;
5169
5170         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5171         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5172
5173         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5174                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5175                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5176         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5177
5178         /*
5179          * ZONE_MOVABLE handling.
5180          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5181          * and vice versa.
5182          */
5183         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5184                 if (mirrored_kernelcore) {
5185                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5186                         struct memblock_region *r;
5187
5188                         for_each_memblock(memory, r) {
5189                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5190                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5191                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5192                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5193
5194                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5195                                     memblock_is_mirror(r))
5196                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5197
5198                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5199                                     !memblock_is_mirror(r))
5200                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5201                         }
5202                 } else {
5203                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5204                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5205                 }
5206         }
5207
5208         return nr_absent;
5209 }
5210
5211 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5212 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5213                                         unsigned long zone_type,
5214                                         unsigned long node_start_pfn,
5215                                         unsigned long node_end_pfn,
5216                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5217                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5218                                         unsigned long *zones_size)
5219 {
5220         unsigned int zone;
5221
5222         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5223         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5224                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5225
5226         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5227
5228         return zones_size[zone_type];
5229 }
5230
5231 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5232                                                 unsigned long zone_type,
5233                                                 unsigned long node_start_pfn,
5234                                                 unsigned long node_end_pfn,
5235                                                 unsigned long *zholes_size)
5236 {
5237         if (!zholes_size)
5238                 return 0;
5239
5240         return zholes_size[zone_type];
5241 }
5242
5243 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5244
5245 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5246                                                 unsigned long node_start_pfn,
5247                                                 unsigned long node_end_pfn,
5248                                                 unsigned long *zones_size,
5249                                                 unsigned long *zholes_size)
5250 {
5251         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5252         enum zone_type i;
5253
5254         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5255                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5256                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5257                 unsigned long size, real_size;
5258
5259                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5260                                                   node_start_pfn,
5261                                                   node_end_pfn,
5262                                                   &zone_start_pfn,
5263                                                   &zone_end_pfn,
5264                                                   zones_size);
5265                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5266                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5267                                                   zholes_size);
5268                 if (size)
5269                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5270                 else
5271                         zone->zone_start_pfn = 0;
5272                 zone->spanned_pages = size;
5273                 zone->present_pages = real_size;
5274
5275                 totalpages += size;
5276                 realtotalpages += real_size;
5277         }
5278
5279         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5280         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5281         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5282                                                         realtotalpages);
5283 }
5284
5285 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5286 /*
5287  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5288  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5289  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5290  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5291  * bytes.
5292  */
5293 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5294 {
5295         unsigned long usemapsize;
5296
5297         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5298         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5299         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5300         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5301         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5302
5303         return usemapsize / 8;
5304 }
5305
5306 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5307                                 struct zone *zone,
5308                                 unsigned long zone_start_pfn,
5309                                 unsigned long zonesize)
5310 {
5311         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5312         zone->pageblock_flags = NULL;
5313         if (usemapsize)
5314                 zone->pageblock_flags =
5315                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5316                                                          pgdat->node_id);
5317 }
5318 #else
5319 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5320                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5321 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5322
5323 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5324
5325 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5326 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5327 {
5328         unsigned int order;
5329
5330         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5331         if (pageblock_order)
5332                 return;
5333
5334         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5335                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5336         else
5337                 order = MAX_ORDER - 1;
5338
5339         /*
5340          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5341          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5342          * powerpc.
5343          */
5344         pageblock_order = order;
5345 }
5346 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5347
5348 /*
5349  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5350  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5351  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5352  * the kernel config
5353  */
5354 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5355 {
5356 }
5357
5358 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5359
5360 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5361                                                    unsigned long present_pages)
5362 {
5363         unsigned long pages = spanned_pages;
5364
5365         /*
5366          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5367          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5368          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5369          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5370          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5371          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5372          */
5373         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5374             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5375                 pages = present_pages;
5376
5377         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5378 }
5379
5380 /*
5381  * Set up the zone data structures:
5382  *   - mark all pages reserved
5383  *   - mark all memory queues empty
5384  *   - clear the memory bitmaps
5385  *
5386  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5387  */
5388 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5389 {
5390         enum zone_type j;
5391         int nid = pgdat->node_id;
5392         int ret;
5393
5394         pgdat_resize_init(pgdat);
5395 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5396         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5397         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5398         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5399 #endif
5400 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5401         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5402         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5403         pgdat->split_queue_len = 0;
5404 #endif
5405         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5406         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5407         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5408
5409         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5410                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5411                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5412                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5413
5414                 size = zone->spanned_pages;
5415                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5416
5417                 /*
5418                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5419                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5420                  * and per-cpu initialisations
5421                  */
5422                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5423                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5424                         if (freesize >= memmap_pages) {
5425                                 freesize -= memmap_pages;
5426                                 if (memmap_pages)
5427                                         printk(KERN_DEBUG
5428                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5429                                                zone_names[j], memmap_pages);
5430                         } else
5431                                 printk(KERN_WARNING
5432                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5433                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5434                 }
5435
5436                 /* Account for reserved pages */
5437                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5438                         freesize -= dma_reserve;
5439                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5440                                         zone_names[0], dma_reserve);
5441                 }
5442
5443                 if (!is_highmem_idx(j))
5444                         nr_kernel_pages += freesize;
5445                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5446                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5447                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5448                 nr_all_pages += freesize;
5449
5450                 /*
5451                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5452                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5453                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5454                  */
5455                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5456 #ifdef CONFIG_NUMA
5457                 zone->node = nid;
5458                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5459                                                 / 100;
5460                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5461 #endif
5462                 zone->name = zone_names[j];
5463                 spin_lock_init(&zone->lock);
5464                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5465                 zone_seqlock_init(zone);
5466                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5467                 zone_pcp_init(zone);
5468
5469                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5470                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5471
5472                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5473                 if (!size)
5474                         continue;
5475
5476                 set_pageblock_order();
5477                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5478                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5479                 BUG_ON(ret);
5480                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5481         }
5482 }
5483
5484 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5485 {
5486         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5487         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5488
5489         /* Skip empty nodes */
5490         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5491                 return;
5492
5493 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5494         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5495         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5496         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5497         if (!pgdat->node_mem_map) {
5498                 unsigned long size, end;
5499                 struct page *map;
5500
5501                 /*
5502                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5503                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5504                  * for the buddy allocator to function correctly.
5505                  */
5506                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5507                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5508                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5509                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5510                 if (!map)
5511                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5512                                                                pgdat->node_id);
5513                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5514         }
5515 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5516         /*
5517          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5518          */
5519         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5520                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5521 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5522                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5523                         mem_map -= offset;
5524 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5525         }
5526 #endif
5527 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5528 }
5529
5530 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5531                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5532 {
5533         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5534         unsigned long start_pfn = 0;
5535         unsigned long end_pfn = 0;
5536
5537         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5538         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5539
5540         reset_deferred_meminit(pgdat);
5541         pgdat->node_id = nid;
5542         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5543 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5544         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5545         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5546                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5547                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5548 #else
5549         start_pfn = node_start_pfn;
5550 #endif
5551         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5552                                   zones_size, zholes_size);
5553
5554         alloc_node_mem_map(pgdat);
5555 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5556         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5557                 nid, (unsigned long)pgdat,
5558                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5559 #endif
5560
5561         free_area_init_core(pgdat);
5562 }
5563
5564 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5565
5566 #if MAX_NUMNODES > 1
5567 /*
5568  * Figure out the number of possible node ids.
5569  */
5570 void __init setup_nr_node_ids(void)
5571 {
5572         unsigned int highest;
5573
5574         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5575         nr_node_ids = highest + 1;
5576 }
5577 #endif
5578
5579 /**
5580  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5581  *
5582  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5583  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5584  * all the nodes.
5585  *
5586  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5587  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5588  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5589  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5590  *
5591  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5592  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5593  * populated node map.
5594  *
5595  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5596  * requirement (single node).
5597  */
5598 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5599 {
5600         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5601         unsigned long start, end, mask;
5602         int last_nid = -1;
5603         int i, nid;
5604
5605         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5606                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5607                         last_nid = nid;
5608                         last_end = end;
5609                         continue;
5610                 }
5611
5612                 /*
5613                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5614                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5615                  * too coarse to separate the current node from the last.
5616                  */
5617                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5618                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5619                         mask <<= 1;
5620
5621                 /* accumulate all internode masks */
5622                 accl_mask |= mask;
5623         }
5624
5625         /* convert mask to number of pages */
5626         return ~accl_mask + 1;
5627 }
5628
5629 /* Find the lowest pfn for a node */
5630 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5631 {
5632         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5633         unsigned long start_pfn;
5634         int i;
5635
5636         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5637                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5638
5639         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5640                 printk(KERN_WARNING
5641                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5642                 return 0;
5643         }
5644
5645         return min_pfn;
5646 }
5647
5648 /**
5649  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5650  *
5651  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5652  * memblock_set_node().
5653  */
5654 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5655 {
5656         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5657 }
5658
5659 /*
5660  * early_calculate_totalpages()
5661  * Sum pages in active regions for movable zone.
5662  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5663  */
5664 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5665 {
5666         unsigned long totalpages = 0;
5667         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5668         int i, nid;
5669
5670         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5671                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5672
5673                 totalpages += pages;
5674                 if (pages)
5675                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5676         }
5677         return totalpages;
5678 }
5679
5680 /*
5681  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5682  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5683  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5684  * others
5685  */
5686 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5687 {
5688         int i, nid;
5689         unsigned long usable_startpfn;
5690         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5691         /* save the state before borrow the nodemask */
5692         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5693         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5694         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5695         struct memblock_region *r;
5696
5697         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5698         find_usable_zone_for_movable();
5699
5700         /*
5701          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5702          * options.
5703          */
5704         if (movable_node_is_enabled()) {
5705                 for_each_memblock(memory, r) {
5706                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5707                                 continue;
5708
5709                         nid = r->nid;
5710
5711                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5712                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5713                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5714                                 usable_startpfn;
5715                 }
5716
5717                 goto out2;
5718         }
5719
5720         /*
5721          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5722          */
5723         if (mirrored_kernelcore) {
5724                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5725
5726                 for_each_memblock(memory, r) {
5727                         if (memblock_is_mirror(r))
5728                                 continue;
5729
5730                         nid = r->nid;
5731
5732                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5733
5734                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5735                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5736                                 continue;
5737                         }
5738
5739                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5740                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5741                                 usable_startpfn;
5742                 }
5743
5744                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5745                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5746
5747                 goto out2;
5748         }
5749
5750         /*
5751          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5752          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5753          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5754          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5755          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5756          * what movablecore would have allowed.
5757          */
5758         if (required_movablecore) {
5759                 unsigned long corepages;
5760
5761                 /*
5762                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5763                  * was requested by the user
5764                  */
5765                 required_movablecore =
5766                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5767                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5768                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5769
5770                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5771         }
5772
5773         /*
5774          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5775          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5776          */
5777         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5778                 goto out;
5779
5780         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5781         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5782
5783 restart:
5784         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5785         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5786         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5787                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5788
5789                 /*
5790                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5791                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5792                  * amount of memory for the kernel
5793                  */
5794                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5795                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5796
5797                 /*
5798                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5799                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5800                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5801                  */
5802                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5803
5804                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5805                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5806                         unsigned long size_pages;
5807
5808                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5809                         if (start_pfn >= end_pfn)
5810                                 continue;
5811
5812                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5813                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5814                                 unsigned long kernel_pages;
5815                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5816                                                                 - start_pfn;
5817
5818                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5819                                                         kernelcore_remaining);
5820                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5821                                                         required_kernelcore);
5822
5823                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5824                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5825
5826                                         /*
5827                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5828                                          * that if we have to rebalance
5829                                          * kernelcore across nodes, we will
5830                                          * not double account here
5831                                          */
5832                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5833                                         continue;
5834                                 }
5835                                 start_pfn = usable_startpfn;
5836                         }
5837
5838                         /*
5839                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5840                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5841                          * number of pages used as kernelcore
5842                          */
5843                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5844                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5845                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5846                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5847
5848                         /*
5849                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5850                          * break if the kernelcore for this node has been
5851                          * satisfied
5852                          */
5853                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5854                                                                 size_pages);
5855                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5856                         if (!kernelcore_remaining)
5857                                 break;
5858                 }
5859         }
5860
5861         /*
5862          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5863          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5864          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5865          * satisfied
5866          */
5867         usable_nodes--;
5868         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5869                 goto restart;
5870
5871 out2:
5872         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5873         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5874                 zone_movable_pfn[nid] =
5875                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5876
5877 out:
5878         /* restore the node_state */
5879         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5880 }
5881
5882 /* Any regular or high memory on that node ? */
5883 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5884 {
5885         enum zone_type zone_type;
5886
5887         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5888                 return;
5889
5890         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5891                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5892                 if (populated_zone(zone)) {
5893                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5894                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5895                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5896                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5897                         break;
5898                 }
5899         }
5900 }
5901
5902 /**
5903  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5904  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5905  *
5906  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5907  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5908  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5909  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5910  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5911  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5912  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5913  * at arch_max_dma_pfn.
5914  */
5915 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5916 {
5917         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5918         int i, nid;
5919
5920         /* Record where the zone boundaries are */
5921         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5922                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5923         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5924                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5925         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5926         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5927         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5928                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5929                         continue;
5930                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5931                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5932                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5933                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5934         }
5935         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5936         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5937
5938         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5939         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5940         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5941
5942         /* Print out the zone ranges */
5943         pr_info("Zone ranges:\n");
5944         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5945                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5946                         continue;
5947                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5948                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5949                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5950                         pr_cont("empty\n");
5951                 else
5952                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5953                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5954                                         << PAGE_SHIFT,
5955                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5956                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5957         }
5958
5959         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5960         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5961         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5962                 if (zone_movable_pfn[i])
5963                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5964                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5965         }
5966
5967         /* Print out the early node map */
5968         pr_info("Early memory node ranges\n");
5969         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5970                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5971                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5972                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5973
5974         /* Initialise every node */
5975         mminit_verify_pageflags_layout();
5976         setup_nr_node_ids();
5977         for_each_online_node(nid) {
5978                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5979                 free_area_init_node(nid, NULL,
5980                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5981
5982                 /* Any memory on that node */
5983                 if (pgdat->node_present_pages)
5984                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5985                 check_for_memory(pgdat, nid);
5986         }
5987 }
5988
5989 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5990 {
5991         unsigned long long coremem;
5992         if (!p)
5993                 return -EINVAL;
5994
5995         coremem = memparse(p, &p);
5996         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5997
5998         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5999         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6000
6001         return 0;
6002 }
6003
6004 /*
6005  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6006  * cannot be reclaimed or migrated.
6007  */
6008 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6009 {
6010         /* parse kernelcore=mirror */
6011         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6012                 mirrored_kernelcore = true;
6013                 return 0;
6014         }
6015
6016         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6017 }
6018
6019 /*
6020  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6021  * can be reclaimed or migrated.
6022  */
6023 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6024 {
6025         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6026 }
6027
6028 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6029 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6030
6031 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6032
6033 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6034 {
6035         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6036         page_zone(page)->managed_pages += count;
6037         totalram_pages += count;
6038 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6039         if (PageHighMem(page))
6040                 totalhigh_pages += count;
6041 #endif
6042         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6043 }
6044 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6045
6046 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6047 {
6048         void *pos;
6049         unsigned long pages = 0;
6050
6051         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6052         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6053         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6054                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6055                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6056                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6057         }
6058
6059         if (pages && s)
6060                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6061                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6062
6063         return pages;
6064 }
6065 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6066
6067 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6068 void free_highmem_page(struct page *page)
6069 {
6070         __free_reserved_page(page);
6071         totalram_pages++;
6072         page_zone(page)->managed_pages++;
6073         totalhigh_pages++;
6074 }
6075 #endif
6076
6077
6078 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6079 {
6080         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6081         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6082
6083         physpages = get_num_physpages();
6084         codesize = _etext - _stext;
6085         datasize = _edata - _sdata;
6086         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6087         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6088         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6089         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6090
6091         /*
6092          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6093          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6094          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6095          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6096          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6097          */
6098 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6099         do { \
6100                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6101                         size -= adj; \
6102         } while (0)
6103
6104         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6105                      _sinittext, init_code_size);
6106         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6107         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6108         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6109         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6110
6111 #undef  adj_init_size
6112
6113         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6114                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6115                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6116 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6117                ", %luK highmem"
6118 #endif
6119                "%s%s)\n",
6120                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6121                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6122                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6123                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6124                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6125 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6126                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6127 #endif
6128                str ? ", " : "", str ? str : "");
6129 }
6130
6131 /**
6132  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6133  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6134  *
6135  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6136  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6137  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6138  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6139  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6140  * smaller per-cpu batchsize.
6141  */
6142 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6143 {
6144         dma_reserve = new_dma_reserve;
6145 }
6146
6147 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6148 {
6149         free_area_init_node(0, zones_size,
6150                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6151 }
6152
6153 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6154                                  unsigned long action, void *hcpu)
6155 {
6156         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6157
6158         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6159                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6160                 drain_pages(cpu);
6161
6162                 /*
6163                  * Spill the event counters of the dead processor
6164                  * into the current processors event counters.
6165                  * This artificially elevates the count of the current
6166                  * processor.
6167                  */
6168                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6169
6170                 /*
6171                  * Zero the differential counters of the dead processor
6172                  * so that the vm statistics are consistent.
6173                  *
6174                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6175                  * race with what we are doing.
6176                  */
6177                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6178         }
6179         return NOTIFY_OK;
6180 }
6181
6182 void __init page_alloc_init(void)
6183 {
6184         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6185 }
6186
6187 /*
6188  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6189  *      or min_free_kbytes changes.
6190  */
6191 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6192 {
6193         struct pglist_data *pgdat;
6194         unsigned long reserve_pages = 0;
6195         enum zone_type i, j;
6196
6197         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6198                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6199                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6200                         long max = 0;
6201
6202                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6203                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6204                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6205                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6206                         }
6207
6208                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6209                         max += high_wmark_pages(zone);
6210
6211                         if (max > zone->managed_pages)
6212                                 max = zone->managed_pages;
6213
6214                         zone->totalreserve_pages = max;
6215
6216                         reserve_pages += max;
6217                 }
6218         }
6219         totalreserve_pages = reserve_pages;
6220 }
6221
6222 /*
6223  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6224  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6225  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6226  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6227  */
6228 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6229 {
6230         struct pglist_data *pgdat;
6231         enum zone_type j, idx;
6232
6233         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6234                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6235                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6236                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6237
6238                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6239
6240                         idx = j;
6241                         while (idx) {
6242                                 struct zone *lower_zone;
6243
6244                                 idx--;
6245
6246                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6247                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6248
6249                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6250                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6251                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6252                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6253                         }
6254                 }
6255         }
6256
6257         /* update totalreserve_pages */
6258         calculate_totalreserve_pages();
6259 }
6260
6261 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6262 {
6263         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6264         unsigned long lowmem_pages = 0;
6265         struct zone *zone;
6266         unsigned long flags;
6267
6268         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6269         for_each_zone(zone) {
6270                 if (!is_highmem(zone))
6271                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6272         }
6273
6274         for_each_zone(zone) {
6275                 u64 tmp;
6276
6277                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6278                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6279                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6280                 if (is_highmem(zone)) {
6281                         /*
6282                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6283                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6284                          * value here.
6285                          *
6286                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6287                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6288                          * not be capped for highmem.
6289                          */
6290                         unsigned long min_pages;
6291
6292                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6293                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6294                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6295                 } else {
6296                         /*
6297                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6298                          * proportionate to the zone's size.
6299                          */
6300                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6301                 }
6302
6303                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6304                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6305
6306                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6307                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6308                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6309
6310                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6311         }
6312
6313         /* update totalreserve_pages */
6314         calculate_totalreserve_pages();
6315 }
6316
6317 /**
6318  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6319  * or when memory is hot-{added|removed}
6320  *
6321  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6322  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6323  */
6324 void setup_per_zone_wmarks(void)
6325 {
6326         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6327         __setup_per_zone_wmarks();
6328         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6329 }
6330
6331 /*
6332  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6333  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6334  * to be referenced again before it is swapped out.
6335  *
6336  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6337  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6338  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6339  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6340  *
6341  * total     target    max
6342  * memory    ratio     inactive anon
6343  * -------------------------------------
6344  *   10MB       1         5MB
6345  *  100MB       1        50MB
6346  *    1GB       3       250MB
6347  *   10GB      10       0.9GB
6348  *  100GB      31         3GB
6349  *    1TB     101        10GB
6350  *   10TB     320        32GB
6351  */
6352 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6353 {
6354         unsigned int gb, ratio;
6355
6356         /* Zone size in gigabytes */
6357         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6358         if (gb)
6359                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6360         else
6361                 ratio = 1;
6362
6363         zone->inactive_ratio = ratio;
6364 }
6365
6366 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6367 {
6368         struct zone *zone;
6369
6370         for_each_zone(zone)
6371                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6372 }
6373
6374 /*
6375  * Initialise min_free_kbytes.
6376  *
6377  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6378  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6379  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6380  *
6381  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6382  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6383  *
6384  * which yields
6385  *
6386  * 16MB:        512k
6387  * 32MB:        724k
6388  * 64MB:        1024k
6389  * 128MB:       1448k
6390  * 256MB:       2048k
6391  * 512MB:       2896k
6392  * 1024MB:      4096k
6393  * 2048MB:      5792k
6394  * 4096MB:      8192k
6395  * 8192MB:      11584k
6396  * 16384MB:     16384k
6397  */
6398 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6399 {
6400         unsigned long lowmem_kbytes;
6401         int new_min_free_kbytes;
6402
6403         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6404         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6405
6406         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6407                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6408                 if (min_free_kbytes < 128)
6409                         min_free_kbytes = 128;
6410                 if (min_free_kbytes > 65536)
6411                         min_free_kbytes = 65536;
6412         } else {
6413                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6414                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6415         }
6416         setup_per_zone_wmarks();
6417         refresh_zone_stat_thresholds();
6418         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6419         setup_per_zone_inactive_ratio();
6420         return 0;
6421 }
6422 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6423
6424 /*
6425  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6426  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6427  *      changes.
6428  */
6429 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6430         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6431 {
6432         int rc;
6433
6434         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6435         if (rc)
6436                 return rc;
6437
6438         if (write) {
6439                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6440                 setup_per_zone_wmarks();
6441         }
6442         return 0;
6443 }
6444
6445 #ifdef CONFIG_NUMA
6446 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6447         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6448 {
6449         struct zone *zone;
6450         int rc;
6451
6452         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6453         if (rc)
6454                 return rc;
6455
6456         for_each_zone(zone)
6457                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6458                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6459         return 0;
6460 }
6461
6462 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6463         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6464 {
6465         struct zone *zone;
6466         int rc;
6467
6468         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6469         if (rc)
6470                 return rc;
6471
6472         for_each_zone(zone)
6473                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6474                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6475         return 0;
6476 }
6477 #endif
6478
6479 /*
6480  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6481  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6482  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6483  *
6484  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6485  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6486  * if in function of the boot time zone sizes.
6487  */
6488 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6489         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6490 {
6491         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6492         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6493         return 0;
6494 }
6495
6496 /*
6497  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6498  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6499  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6500  */
6501 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6502         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6503 {
6504         struct zone *zone;
6505         int old_percpu_pagelist_fraction;
6506         int ret;
6507
6508         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6509         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6510
6511         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6512         if (!write || ret < 0)
6513                 goto out;
6514
6515         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6516         if (percpu_pagelist_fraction &&
6517             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6518                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6519                 ret = -EINVAL;
6520                 goto out;
6521         }
6522
6523         /* No change? */
6524         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6525                 goto out;
6526
6527         for_each_populated_zone(zone) {
6528                 unsigned int cpu;
6529
6530                 for_each_possible_cpu(cpu)
6531                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6532                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6533         }
6534 out:
6535         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6536         return ret;
6537 }
6538
6539 #ifdef CONFIG_NUMA
6540 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6541
6542 static int __init set_hashdist(char *str)
6543 {
6544         if (!str)
6545                 return 0;
6546         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6547         return 1;
6548 }
6549 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6550 #endif
6551
6552 /*
6553  * allocate a large system hash table from bootmem
6554  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6555  *   quantity of entries
6556  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6557  */
6558 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6559                                      unsigned long bucketsize,
6560                                      unsigned long numentries,
6561                                      int scale,
6562                                      int flags,
6563                                      unsigned int *_hash_shift,
6564                                      unsigned int *_hash_mask,
6565                                      unsigned long low_limit,
6566                                      unsigned long high_limit)
6567 {
6568         unsigned long long max = high_limit;
6569         unsigned long log2qty, size;
6570         void *table = NULL;
6571
6572         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6573         if (!numentries) {
6574                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6575                 numentries = nr_kernel_pages;
6576
6577                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6578                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6579                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6580
6581                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6582                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6583                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6584                 else
6585                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6586
6587                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6588                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6589                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6590                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6591                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6592                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6593                                 BUG_ON(!numentries);
6594                         }
6595                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6596                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6597         }
6598         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6599
6600         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6601         if (max == 0) {
6602                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6603                 do_div(max, bucketsize);
6604         }
6605         max = min(max, 0x80000000ULL);
6606
6607         if (numentries < low_limit)
6608                 numentries = low_limit;
6609         if (numentries > max)
6610                 numentries = max;
6611
6612         log2qty = ilog2(numentries);
6613
6614         do {
6615                 size = bucketsize << log2qty;
6616                 if (flags & HASH_EARLY)
6617                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6618                 else if (hashdist)
6619                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6620                 else {
6621                         /*
6622                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6623                          * some pages at the end of hash table which
6624                          * alloc_pages_exact() automatically does
6625                          */
6626                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6627                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6628                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6629                         }
6630                 }
6631         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6632
6633         if (!table)
6634                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6635
6636         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6637                tablename,
6638                (1UL << log2qty),
6639                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6640                size);
6641
6642         if (_hash_shift)
6643                 *_hash_shift = log2qty;
6644         if (_hash_mask)
6645                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6646
6647         return table;
6648 }
6649
6650 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6651 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6652                                                         unsigned long pfn)
6653 {
6654 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6655         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6656 #else
6657         return zone->pageblock_flags;
6658 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6659 }
6660
6661 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6662 {
6663 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6664         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6665         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6666 #else
6667         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6668         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6669 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6670 }
6671
6672 /**
6673  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6674  * @page: The page within the block of interest
6675  * @pfn: The target page frame number
6676  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6677  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6678  *
6679  * Return: pageblock_bits flags
6680  */
6681 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6682                                         unsigned long end_bitidx,
6683                                         unsigned long mask)
6684 {
6685         struct zone *zone;
6686         unsigned long *bitmap;
6687         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6688         unsigned long word;
6689
6690         zone = page_zone(page);
6691         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6692         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6693         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6694         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6695
6696         word = bitmap[word_bitidx];
6697         bitidx += end_bitidx;
6698         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6699 }
6700
6701 /**
6702  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6703  * @page: The page within the block of interest
6704  * @flags: The flags to set
6705  * @pfn: The target page frame number
6706  * @end_bitidx: The last bit of interest
6707  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6708  */
6709 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6710                                         unsigned long pfn,
6711                                         unsigned long end_bitidx,
6712                                         unsigned long mask)
6713 {
6714         struct zone *zone;
6715         unsigned long *bitmap;
6716         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6717         unsigned long old_word, word;
6718
6719         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6720
6721         zone = page_zone(page);
6722         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6723         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6724         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6725         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6726
6727         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6728
6729         bitidx += end_bitidx;
6730         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6731         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6732
6733         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6734         for (;;) {
6735                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6736                 if (word == old_word)
6737                         break;
6738                 word = old_word;
6739         }
6740 }
6741
6742 /*
6743  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6744  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6745  *
6746  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6747  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6748  * expect this function should be exact.
6749  */
6750 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6751                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6752 {
6753         unsigned long pfn, iter, found;
6754         int mt;
6755
6756         /*
6757          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6758          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6759          */
6760         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6761                 return false;
6762         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6763         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6764                 return false;
6765
6766         pfn = page_to_pfn(page);
6767         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6768                 unsigned long check = pfn + iter;
6769
6770                 if (!pfn_valid_within(check))
6771                         continue;
6772
6773                 page = pfn_to_page(check);
6774
6775                 /*
6776                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6777                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6778                  * handle each tail page individually in migration.
6779                  */
6780                 if (PageHuge(page)) {
6781                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6782                         continue;
6783                 }
6784
6785                 /*
6786                  * We can't use page_count without pin a page
6787                  * because another CPU can free compound page.
6788                  * This check already skips compound tails of THP
6789                  * because their page->_count is zero at all time.
6790                  */
6791                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6792                         if (PageBuddy(page))
6793                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6794                         continue;
6795                 }
6796
6797                 /*
6798                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6799                  * page_count() is not 0.
6800                  */
6801                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6802                         continue;
6803
6804                 if (!PageLRU(page))
6805                         found++;
6806                 /*
6807                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6808                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6809                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6810                  */
6811                 /*
6812                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6813                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6814                  *
6815                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6816                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6817                  * page at boot.
6818                  */
6819                 if (found > count)
6820                         return true;
6821         }
6822         return false;
6823 }
6824
6825 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6826 {
6827         struct zone *zone;
6828         unsigned long pfn;
6829
6830         /*
6831          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6832          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6833          * the zone but still within the section.
6834          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6835          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6836          */
6837         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6838                 return false;
6839
6840         zone = page_zone(page);
6841         pfn = page_to_pfn(page);
6842         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6843                 return false;
6844
6845         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6846 }
6847
6848 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6849
6850 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6851 {
6852         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6853                              pageblock_nr_pages) - 1);
6854 }
6855
6856 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6857 {
6858         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6859                                 pageblock_nr_pages));
6860 }
6861
6862 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6863 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6864                                         unsigned long start, unsigned long end)
6865 {
6866         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6867         unsigned long nr_reclaimed;
6868         unsigned long pfn = start;
6869         unsigned int tries = 0;
6870         int ret = 0;
6871
6872         migrate_prep();
6873
6874         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6875                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6876                         ret = -EINTR;
6877                         break;
6878                 }
6879
6880                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6881                         cc->nr_migratepages = 0;
6882                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6883                         if (!pfn) {
6884                                 ret = -EINTR;
6885                                 break;
6886                         }
6887                         tries = 0;
6888                 } else if (++tries == 5) {
6889                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6890                         break;
6891                 }
6892
6893                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6894                                                         &cc->migratepages);
6895                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6896
6897                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6898                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6899         }
6900         if (ret < 0) {
6901                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6902                 return ret;
6903         }
6904         return 0;
6905 }
6906
6907 /**
6908  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6909  * @start:      start PFN to allocate
6910  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6911  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6912  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6913  *                      in range must have the same migratetype and it must
6914  *                      be either of the two.
6915  *
6916  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6917  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6918  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6919  * pages fall in.
6920  *
6921  * The PFN range must belong to a single zone.
6922  *
6923  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6924  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6925  * need to be freed with free_contig_range().
6926  */
6927 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6928                        unsigned migratetype)
6929 {
6930         unsigned long outer_start, outer_end;
6931         unsigned int order;
6932         int ret = 0;
6933
6934         struct compact_control cc = {
6935                 .nr_migratepages = 0,
6936                 .order = -1,
6937                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6938                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6939                 .ignore_skip_hint = true,
6940         };
6941         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6942
6943         /*
6944          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6945          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6946          * have different sizes, and due to the way page allocator
6947          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6948          * that page allocator won't try to merge buddies from
6949          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6950          * other migration type.
6951          *
6952          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6953          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6954          * we are interested in).  This will put all the pages in
6955          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6956          *
6957          * When this is done, we take the pages in range from page
6958          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6959          * page allocator will never consider using them.
6960          *
6961          * This lets us mark the pageblocks back as
6962          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6963          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6964          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6965          */
6966
6967         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6968                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6969                                        false);
6970         if (ret)
6971                 return ret;
6972
6973         /*
6974          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
6975          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
6976          */
6977         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6978         if (ret && ret != -EBUSY)
6979                 goto done;
6980
6981         /*
6982          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6983          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6984          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6985          * What we are going to do is to allocate all pages from
6986          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6987          *
6988          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6989          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6990          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6991          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6992          * once this is done free the pages we are not interested in.
6993          *
6994          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6995          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6996          */
6997
6998         lru_add_drain_all();
6999         drain_all_pages(cc.zone);
7000
7001         order = 0;
7002         outer_start = start;
7003         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7004                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7005                         outer_start = start;
7006                         break;
7007                 }
7008                 outer_start &= ~0UL << order;
7009         }
7010
7011         if (outer_start != start) {
7012                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7013
7014                 /*
7015                  * outer_start page could be small order buddy page and
7016                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7017                  * in this case to report failed page properly
7018                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7019                  */
7020                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7021                         outer_start = start;
7022         }
7023
7024         /* Make sure the range is really isolated. */
7025         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7026                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7027                         __func__, outer_start, end);
7028                 ret = -EBUSY;
7029                 goto done;
7030         }
7031
7032         /* Grab isolated pages from freelists. */
7033         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7034         if (!outer_end) {
7035                 ret = -EBUSY;
7036                 goto done;
7037         }
7038
7039         /* Free head and tail (if any) */
7040         if (start != outer_start)
7041                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7042         if (end != outer_end)
7043                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7044
7045 done:
7046         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7047                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7048         return ret;
7049 }
7050
7051 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7052 {
7053         unsigned int count = 0;
7054
7055         for (; nr_pages--; pfn++) {
7056                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7057
7058                 count += page_count(page) != 1;
7059                 __free_page(page);
7060         }
7061         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7062 }
7063 #endif
7064
7065 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7066 /*
7067  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7068  * page high values need to be recalulated.
7069  */
7070 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7071 {
7072         unsigned cpu;
7073         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7074         for_each_possible_cpu(cpu)
7075                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7076                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7077         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7078 }
7079 #endif
7080
7081 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7082 {
7083         unsigned long flags;
7084         int cpu;
7085         struct per_cpu_pageset *pset;
7086
7087         /* avoid races with drain_pages()  */
7088         local_irq_save(flags);
7089         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7090                 for_each_online_cpu(cpu) {
7091                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7092                         drain_zonestat(zone, pset);
7093                 }
7094                 free_percpu(zone->pageset);
7095                 zone->pageset = &boot_pageset;
7096         }
7097         local_irq_restore(flags);
7098 }
7099
7100 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7101 /*
7102  * All pages in the range must be isolated before calling this.
7103  */
7104 void
7105 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7106 {
7107         struct page *page;
7108         struct zone *zone;
7109         unsigned int order, i;
7110         unsigned long pfn;
7111         unsigned long flags;
7112         /* find the first valid pfn */
7113         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7114                 if (pfn_valid(pfn))
7115                         break;
7116         if (pfn == end_pfn)
7117                 return;
7118         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7119         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7120         pfn = start_pfn;
7121         while (pfn < end_pfn) {
7122                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7123                         pfn++;
7124                         continue;
7125                 }
7126                 page = pfn_to_page(pfn);
7127                 /*
7128                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7129                  * page_count() is not 0.
7130                  */
7131                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7132                         pfn++;
7133                         SetPageReserved(page);
7134                         continue;
7135                 }
7136
7137                 BUG_ON(page_count(page));
7138                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7139                 order = page_order(page);
7140 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7141                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7142                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7143 #endif
7144                 list_del(&page->lru);
7145                 rmv_page_order(page);
7146                 zone->free_area[order].nr_free--;
7147                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7148                         SetPageReserved((page+i));
7149                 pfn += (1 << order);
7150         }
7151         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7152 }
7153 #endif
7154
7155 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7156 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7157 {
7158         struct zone *zone = page_zone(page);
7159         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7160         unsigned long flags;
7161         unsigned int order;
7162
7163         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7164         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7165                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7166
7167                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7168                         break;
7169         }
7170         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7171
7172         return order < MAX_ORDER;
7173 }
7174 #endif