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