mm, debug: move bad flags printing to bad_page()
[linux-2.6-block.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
227         "Unmovable",
228         "Movable",
229         "Reclaimable",
230         "HighAtomic",
231 #ifdef CONFIG_CMA
232         "CMA",
233 #endif
234 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
235         "Isolate",
236 #endif
237 };
238
239 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
240         NULL,
241         free_compound_page,
242 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
243         free_huge_page,
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
246         free_transhuge_page,
247 #endif
248 };
249
250 int min_free_kbytes = 1024;
251 int user_min_free_kbytes = -1;
252
253 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
254 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
255 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
256
257 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
258 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
261 static unsigned long __initdata required_movablecore;
262 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
263 static bool mirrored_kernelcore;
264
265 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
266 int movable_zone;
267 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
268 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
269
270 #if MAX_NUMNODES > 1
271 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
272 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
273 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
274 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
275 #endif
276
277 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
278
279 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
280 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
281 {
282         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
283 }
284
285 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
286 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
287 {
288         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
289                 return true;
290
291         return false;
292 }
293
294 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
295 {
296         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
297                 return true;
298
299         return false;
300 }
301
302 /*
303  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
304  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
305  */
306 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
307                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
308                                 unsigned long *nr_initialised)
309 {
310         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
311         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
312                 return true;
313
314         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
315         (*nr_initialised)++;
316         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
317             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
318                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
319                 return false;
320         }
321
322         return true;
323 }
324 #else
325 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
326 {
327 }
328
329 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
330 {
331         return false;
332 }
333
334 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
335 {
336         return false;
337 }
338
339 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
340                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
341                                 unsigned long *nr_initialised)
342 {
343         return true;
344 }
345 #endif
346
347
348 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
349 {
350         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
351                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
352                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
353
354         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
355                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
356 }
357
358 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
359 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
360 {
361         int ret = 0;
362         unsigned seq;
363         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
364         unsigned long sp, start_pfn;
365
366         do {
367                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
368                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
369                 sp = zone->spanned_pages;
370                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
371                         ret = 1;
372         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
373
374         if (ret)
375                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
376                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
377                         start_pfn, start_pfn + sp);
378
379         return ret;
380 }
381
382 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
383 {
384         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
385                 return 0;
386         if (zone != page_zone(page))
387                 return 0;
388
389         return 1;
390 }
391 /*
392  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
393  */
394 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
395 {
396         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
397                 return 1;
398         if (!page_is_consistent(zone, page))
399                 return 1;
400
401         return 0;
402 }
403 #else
404 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
405 {
406         return 0;
407 }
408 #endif
409
410 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
411                 unsigned long bad_flags)
412 {
413         static unsigned long resume;
414         static unsigned long nr_shown;
415         static unsigned long nr_unshown;
416
417         /* Don't complain about poisoned pages */
418         if (PageHWPoison(page)) {
419                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
420                 return;
421         }
422
423         /*
424          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
425          * or allow a steady drip of one report per second.
426          */
427         if (nr_shown == 60) {
428                 if (time_before(jiffies, resume)) {
429                         nr_unshown++;
430                         goto out;
431                 }
432                 if (nr_unshown) {
433                         pr_alert(
434                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
435                                 nr_unshown);
436                         nr_unshown = 0;
437                 }
438                 nr_shown = 0;
439         }
440         if (nr_shown++ == 0)
441                 resume = jiffies + 60 * HZ;
442
443         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
444                 current->comm, page_to_pfn(page));
445         __dump_page(page, reason);
446         bad_flags &= page->flags;
447         if (bad_flags)
448                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
449                                                 bad_flags, &bad_flags);
450         dump_page_owner(page);
451
452         print_modules();
453         dump_stack();
454 out:
455         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
456         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
457         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
458 }
459
460 /*
461  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
462  *
463  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
464  *
465  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
466  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
467  *
468  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
469  * page destructors. See compound_page_dtors.
470  *
471  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
472  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
473  */
474
475 void free_compound_page(struct page *page)
476 {
477         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
478 }
479
480 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
481 {
482         int i;
483         int nr_pages = 1 << order;
484
485         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
486         set_compound_order(page, order);
487         __SetPageHead(page);
488         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
489                 struct page *p = page + i;
490                 set_page_count(p, 0);
491                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
492                 set_compound_head(p, page);
493         }
494         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
495 }
496
497 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
498 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
499 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
500                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
501 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
502
503 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
504 {
505         if (!buf)
506                 return -EINVAL;
507
508         if (strcmp(buf, "on") == 0)
509                 _debug_pagealloc_enabled = true;
510
511         if (strcmp(buf, "off") == 0)
512                 _debug_pagealloc_enabled = false;
513
514         return 0;
515 }
516 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
517
518 static bool need_debug_guardpage(void)
519 {
520         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
521         if (!debug_pagealloc_enabled())
522                 return false;
523
524         return true;
525 }
526
527 static void init_debug_guardpage(void)
528 {
529         if (!debug_pagealloc_enabled())
530                 return;
531
532         _debug_guardpage_enabled = true;
533 }
534
535 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
536         .need = need_debug_guardpage,
537         .init = init_debug_guardpage,
538 };
539
540 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
541 {
542         unsigned long res;
543
544         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
545                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
546                 return 0;
547         }
548         _debug_guardpage_minorder = res;
549         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
550         return 0;
551 }
552 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
553
554 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
555                                 unsigned int order, int migratetype)
556 {
557         struct page_ext *page_ext;
558
559         if (!debug_guardpage_enabled())
560                 return;
561
562         page_ext = lookup_page_ext(page);
563         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
564
565         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
566         set_page_private(page, order);
567         /* Guard pages are not available for any usage */
568         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
569 }
570
571 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
572                                 unsigned int order, int migratetype)
573 {
574         struct page_ext *page_ext;
575
576         if (!debug_guardpage_enabled())
577                 return;
578
579         page_ext = lookup_page_ext(page);
580         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
581
582         set_page_private(page, 0);
583         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
584                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
585 }
586 #else
587 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
588 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
589                                 unsigned int order, int migratetype) {}
590 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
591                                 unsigned int order, int migratetype) {}
592 #endif
593
594 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
595 {
596         set_page_private(page, order);
597         __SetPageBuddy(page);
598 }
599
600 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
601 {
602         __ClearPageBuddy(page);
603         set_page_private(page, 0);
604 }
605
606 /*
607  * This function checks whether a page is free && is the buddy
608  * we can do coalesce a page and its buddy if
609  * (a) the buddy is not in a hole &&
610  * (b) the buddy is in the buddy system &&
611  * (c) a page and its buddy have the same order &&
612  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
613  *
614  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
615  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
616  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
617  * serialized by zone->lock.
618  *
619  * For recording page's order, we use page_private(page).
620  */
621 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
622                                                         unsigned int order)
623 {
624         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
625                 return 0;
626
627         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
628                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
629                         return 0;
630
631                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
632
633                 return 1;
634         }
635
636         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
637                 /*
638                  * zone check is done late to avoid uselessly
639                  * calculating zone/node ids for pages that could
640                  * never merge.
641                  */
642                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
643                         return 0;
644
645                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
646
647                 return 1;
648         }
649         return 0;
650 }
651
652 /*
653  * Freeing function for a buddy system allocator.
654  *
655  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
656  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
657  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
658  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
659  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
660  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
661  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
662  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
663  * parts of the VM system.
664  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
665  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
666  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
667  * field.
668  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
669  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
670  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
671  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
672  * triggers coalescing into a block of larger size.
673  *
674  * -- nyc
675  */
676
677 static inline void __free_one_page(struct page *page,
678                 unsigned long pfn,
679                 struct zone *zone, unsigned int order,
680                 int migratetype)
681 {
682         unsigned long page_idx;
683         unsigned long combined_idx;
684         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
685         struct page *buddy;
686         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
687
688         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
689         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
690
691         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
692         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
693                 /*
694                  * We restrict max order of merging to prevent merge
695                  * between freepages on isolate pageblock and normal
696                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
697                  * could cause incorrect freepage accounting.
698                  */
699                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
700         } else {
701                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
702         }
703
704         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
705
706         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
707         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
708
709         while (order < max_order - 1) {
710                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
711                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
712                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
713                         break;
714                 /*
715                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
716                  * merge with it and move up one order.
717                  */
718                 if (page_is_guard(buddy)) {
719                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
720                 } else {
721                         list_del(&buddy->lru);
722                         zone->free_area[order].nr_free--;
723                         rmv_page_order(buddy);
724                 }
725                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
726                 page = page + (combined_idx - page_idx);
727                 page_idx = combined_idx;
728                 order++;
729         }
730         set_page_order(page, order);
731
732         /*
733          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
734          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
735          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
736          * that is happening, add the free page to the tail of the list
737          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
738          * as a higher order page
739          */
740         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
741                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
742                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
743                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
744                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
745                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
746                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
747                         list_add_tail(&page->lru,
748                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
749                         goto out;
750                 }
751         }
752
753         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
754 out:
755         zone->free_area[order].nr_free++;
756 }
757
758 static inline int free_pages_check(struct page *page)
759 {
760         const char *bad_reason = NULL;
761         unsigned long bad_flags = 0;
762
763         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
764                 bad_reason = "nonzero mapcount";
765         if (unlikely(page->mapping != NULL))
766                 bad_reason = "non-NULL mapping";
767         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
768                 bad_reason = "nonzero _count";
769         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
770                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
771                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
772         }
773 #ifdef CONFIG_MEMCG
774         if (unlikely(page->mem_cgroup))
775                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
776 #endif
777         if (unlikely(bad_reason)) {
778                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
779                 return 1;
780         }
781         page_cpupid_reset_last(page);
782         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
783                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
784         return 0;
785 }
786
787 /*
788  * Frees a number of pages from the PCP lists
789  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
790  * count is the number of pages to free.
791  *
792  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
793  * see if this freeing clears that state.
794  *
795  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
796  * pinned" detection logic.
797  */
798 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
799                                         struct per_cpu_pages *pcp)
800 {
801         int migratetype = 0;
802         int batch_free = 0;
803         int to_free = count;
804         unsigned long nr_scanned;
805
806         spin_lock(&zone->lock);
807         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
808         if (nr_scanned)
809                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
810
811         while (to_free) {
812                 struct page *page;
813                 struct list_head *list;
814
815                 /*
816                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
817                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
818                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
819                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
820                  * lists
821                  */
822                 do {
823                         batch_free++;
824                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
825                                 migratetype = 0;
826                         list = &pcp->lists[migratetype];
827                 } while (list_empty(list));
828
829                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
830                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
831                         batch_free = to_free;
832
833                 do {
834                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
835
836                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
837                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
838                         list_del(&page->lru);
839
840                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
841                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
842                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
843                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
844                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
845                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
846
847                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
848                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
849                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
850         }
851         spin_unlock(&zone->lock);
852 }
853
854 static void free_one_page(struct zone *zone,
855                                 struct page *page, unsigned long pfn,
856                                 unsigned int order,
857                                 int migratetype)
858 {
859         unsigned long nr_scanned;
860         spin_lock(&zone->lock);
861         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
862         if (nr_scanned)
863                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
864
865         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
866                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
867                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
868         }
869         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
870         spin_unlock(&zone->lock);
871 }
872
873 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
874 {
875         int ret = 1;
876
877         /*
878          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
879          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
880          */
881         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
882
883         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
884                 ret = 0;
885                 goto out;
886         }
887         switch (page - head_page) {
888         case 1:
889                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
890                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
891                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
892                         goto out;
893                 }
894                 break;
895         case 2:
896                 /*
897                  * the second tail page: ->mapping is
898                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
899                  */
900                 break;
901         default:
902                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
903                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
904                         goto out;
905                 }
906                 break;
907         }
908         if (unlikely(!PageTail(page))) {
909                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
910                 goto out;
911         }
912         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
913                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
914                 goto out;
915         }
916         ret = 0;
917 out:
918         page->mapping = NULL;
919         clear_compound_head(page);
920         return ret;
921 }
922
923 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
924                                 unsigned long zone, int nid)
925 {
926         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
927         init_page_count(page);
928         page_mapcount_reset(page);
929         page_cpupid_reset_last(page);
930
931         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
932 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
933         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
934         if (!is_highmem_idx(zone))
935                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
936 #endif
937 }
938
939 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
940                                         int nid)
941 {
942         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
943 }
944
945 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
946 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
947 {
948         pg_data_t *pgdat;
949         int nid, zid;
950
951         if (!early_page_uninitialised(pfn))
952                 return;
953
954         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
955         pgdat = NODE_DATA(nid);
956
957         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
958                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
959
960                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
961                         break;
962         }
963         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
964 }
965 #else
966 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
967 {
968 }
969 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
970
971 /*
972  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
973  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
974  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
975  * sent to the buddy page allocator.
976  */
977 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
978 {
979         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
980         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
981
982         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
983                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
984                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
985
986                         init_reserved_page(start_pfn);
987
988                         /* Avoid false-positive PageTail() */
989                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
990
991                         SetPageReserved(page);
992                 }
993         }
994 }
995
996 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
997 {
998         bool compound = PageCompound(page);
999         int i, bad = 0;
1000
1001         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1002         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1003
1004         trace_mm_page_free(page, order);
1005         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1006         kasan_free_pages(page, order);
1007
1008         if (PageAnon(page))
1009                 page->mapping = NULL;
1010         bad += free_pages_check(page);
1011         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1012                 if (compound)
1013                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1014                 bad += free_pages_check(page + i);
1015         }
1016         if (bad)
1017                 return false;
1018
1019         reset_page_owner(page, order);
1020
1021         if (!PageHighMem(page)) {
1022                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1023                                            PAGE_SIZE << order);
1024                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1025                                            PAGE_SIZE << order);
1026         }
1027         arch_free_page(page, order);
1028         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1029
1030         return true;
1031 }
1032
1033 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1034 {
1035         unsigned long flags;
1036         int migratetype;
1037         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1038
1039         if (!free_pages_prepare(page, order))
1040                 return;
1041
1042         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1043         local_irq_save(flags);
1044         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1045         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1046         local_irq_restore(flags);
1047 }
1048
1049 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1050                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1051 {
1052         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1053         struct page *p = page;
1054         unsigned int loop;
1055
1056         prefetchw(p);
1057         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1058                 prefetchw(p + 1);
1059                 __ClearPageReserved(p);
1060                 set_page_count(p, 0);
1061         }
1062         __ClearPageReserved(p);
1063         set_page_count(p, 0);
1064
1065         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1066         set_page_refcounted(page);
1067         __free_pages(page, order);
1068 }
1069
1070 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1071         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1072
1073 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1074
1075 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1076 {
1077         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1078         int nid;
1079
1080         spin_lock(&early_pfn_lock);
1081         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1082         if (nid < 0)
1083                 nid = 0;
1084         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1085
1086         return nid;
1087 }
1088 #endif
1089
1090 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1091 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1092                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1093 {
1094         int nid;
1095
1096         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1097         if (nid >= 0 && nid != node)
1098                 return false;
1099         return true;
1100 }
1101
1102 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1103 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1104 {
1105         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1106 }
1107
1108 #else
1109
1110 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1111 {
1112         return true;
1113 }
1114 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1115                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1116 {
1117         return true;
1118 }
1119 #endif
1120
1121
1122 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1123                                                         unsigned int order)
1124 {
1125         if (early_page_uninitialised(pfn))
1126                 return;
1127         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1128 }
1129
1130 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1131 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1132                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1133 {
1134         int i;
1135
1136         if (!page)
1137                 return;
1138
1139         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1140         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1141             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1142                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1143                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1144                 return;
1145         }
1146
1147         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1148                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1149 }
1150
1151 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1152 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1153 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1154
1155 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1156 {
1157         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1158                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1159 }
1160
1161 /* Initialise remaining memory on a node */
1162 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1163 {
1164         pg_data_t *pgdat = data;
1165         int nid = pgdat->node_id;
1166         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1167         unsigned long start = jiffies;
1168         unsigned long nr_pages = 0;
1169         unsigned long walk_start, walk_end;
1170         int i, zid;
1171         struct zone *zone;
1172         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1173         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1174
1175         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1176                 pgdat_init_report_one_done();
1177                 return 0;
1178         }
1179
1180         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1181         if (!cpumask_empty(cpumask))
1182                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1183
1184         /* Sanity check boundaries */
1185         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1186         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1187         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1188
1189         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1190         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1191                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1192                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1193                         break;
1194         }
1195
1196         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1197                 unsigned long pfn, end_pfn;
1198                 struct page *page = NULL;
1199                 struct page *free_base_page = NULL;
1200                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1201                 int nr_to_free = 0;
1202
1203                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1204                 pfn = first_init_pfn;
1205                 if (pfn < walk_start)
1206                         pfn = walk_start;
1207                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1208                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1209
1210                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1211                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1212                                 goto free_range;
1213
1214                         /*
1215                          * Ensure pfn_valid is checked every
1216                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1217                          */
1218                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1219                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1220                                         page = NULL;
1221                                         goto free_range;
1222                                 }
1223                         }
1224
1225                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1226                                 page = NULL;
1227                                 goto free_range;
1228                         }
1229
1230                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1231                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1232                                 page++;
1233                         } else {
1234                                 nr_pages += nr_to_free;
1235                                 deferred_free_range(free_base_page,
1236                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1237                                 free_base_page = NULL;
1238                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1239
1240                                 page = pfn_to_page(pfn);
1241                                 cond_resched();
1242                         }
1243
1244                         if (page->flags) {
1245                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1246                                 goto free_range;
1247                         }
1248
1249                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1250                         if (!free_base_page) {
1251                                 free_base_page = page;
1252                                 free_base_pfn = pfn;
1253                                 nr_to_free = 0;
1254                         }
1255                         nr_to_free++;
1256
1257                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1258                         continue;
1259 free_range:
1260                         /* Free the current block of pages to allocator */
1261                         nr_pages += nr_to_free;
1262                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1263                                                                 nr_to_free);
1264                         free_base_page = NULL;
1265                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1266                 }
1267
1268                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1269         }
1270
1271         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1272         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1273
1274         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1275                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1276
1277         pgdat_init_report_one_done();
1278         return 0;
1279 }
1280
1281 void __init page_alloc_init_late(void)
1282 {
1283         int nid;
1284
1285         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1286         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1287         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1288                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1289         }
1290
1291         /* Block until all are initialised */
1292         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1293
1294         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1295         files_maxfiles_init();
1296 }
1297 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1298
1299 #ifdef CONFIG_CMA
1300 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1301 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1302 {
1303         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1304         struct page *p = page;
1305
1306         do {
1307                 __ClearPageReserved(p);
1308                 set_page_count(p, 0);
1309         } while (++p, --i);
1310
1311         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1312
1313         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1314                 i = pageblock_nr_pages;
1315                 p = page;
1316                 do {
1317                         set_page_refcounted(p);
1318                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1319                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1320                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1321         } else {
1322                 set_page_refcounted(page);
1323                 __free_pages(page, pageblock_order);
1324         }
1325
1326         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1327 }
1328 #endif
1329
1330 /*
1331  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1332  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1333  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1334  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1335  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1336  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1337  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1338  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1339  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1340  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1341  *
1342  * -- nyc
1343  */
1344 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1345         int low, int high, struct free_area *area,
1346         int migratetype)
1347 {
1348         unsigned long size = 1 << high;
1349
1350         while (high > low) {
1351                 area--;
1352                 high--;
1353                 size >>= 1;
1354                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1355
1356                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1357                         debug_guardpage_enabled() &&
1358                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1359                         /*
1360                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1361                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1362                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1363                          * pages will stay not present in virtual address space
1364                          */
1365                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1366                         continue;
1367                 }
1368                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1369                 area->nr_free++;
1370                 set_page_order(&page[size], high);
1371         }
1372 }
1373
1374 /*
1375  * This page is about to be returned from the page allocator
1376  */
1377 static inline int check_new_page(struct page *page)
1378 {
1379         const char *bad_reason = NULL;
1380         unsigned long bad_flags = 0;
1381
1382         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1383                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1384         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1385                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1386         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1387                 bad_reason = "nonzero _count";
1388         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1389                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1390                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1391         }
1392         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1393                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1394                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1395         }
1396 #ifdef CONFIG_MEMCG
1397         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1398                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1399 #endif
1400         if (unlikely(bad_reason)) {
1401                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1402                 return 1;
1403         }
1404         return 0;
1405 }
1406
1407 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1408                                                                 int alloc_flags)
1409 {
1410         int i;
1411
1412         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1413                 struct page *p = page + i;
1414                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1415                         return 1;
1416         }
1417
1418         set_page_private(page, 0);
1419         set_page_refcounted(page);
1420
1421         arch_alloc_page(page, order);
1422         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1423         kasan_alloc_pages(page, order);
1424
1425         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1426                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1427                         clear_highpage(page + i);
1428
1429         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1430                 prep_compound_page(page, order);
1431
1432         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1433
1434         /*
1435          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1436          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1437          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1438          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1439          */
1440         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1441                 set_page_pfmemalloc(page);
1442         else
1443                 clear_page_pfmemalloc(page);
1444
1445         return 0;
1446 }
1447
1448 /*
1449  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1450  * the smallest available page from the freelists
1451  */
1452 static inline
1453 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1454                                                 int migratetype)
1455 {
1456         unsigned int current_order;
1457         struct free_area *area;
1458         struct page *page;
1459
1460         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1461         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1462                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1463                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1464                                                         struct page, lru);
1465                 if (!page)
1466                         continue;
1467                 list_del(&page->lru);
1468                 rmv_page_order(page);
1469                 area->nr_free--;
1470                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1471                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1472                 return page;
1473         }
1474
1475         return NULL;
1476 }
1477
1478
1479 /*
1480  * This array describes the order lists are fallen back to when
1481  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1482  */
1483 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1484         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1485         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1486         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1487 #ifdef CONFIG_CMA
1488         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1489 #endif
1490 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1491         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1492 #endif
1493 };
1494
1495 #ifdef CONFIG_CMA
1496 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1497                                         unsigned int order)
1498 {
1499         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1500 }
1501 #else
1502 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1503                                         unsigned int order) { return NULL; }
1504 #endif
1505
1506 /*
1507  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1508  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1509  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1510  */
1511 int move_freepages(struct zone *zone,
1512                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1513                           int migratetype)
1514 {
1515         struct page *page;
1516         unsigned int order;
1517         int pages_moved = 0;
1518
1519 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1520         /*
1521          * page_zone is not safe to call in this context when
1522          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1523          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1524          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1525          * grouping pages by mobility
1526          */
1527         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1528 #endif
1529
1530         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1531                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1532                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1533
1534                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1535                         page++;
1536                         continue;
1537                 }
1538
1539                 if (!PageBuddy(page)) {
1540                         page++;
1541                         continue;
1542                 }
1543
1544                 order = page_order(page);
1545                 list_move(&page->lru,
1546                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1547                 page += 1 << order;
1548                 pages_moved += 1 << order;
1549         }
1550
1551         return pages_moved;
1552 }
1553
1554 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1555                                 int migratetype)
1556 {
1557         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1558         struct page *start_page, *end_page;
1559
1560         start_pfn = page_to_pfn(page);
1561         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1562         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1563         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1564         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1565
1566         /* Do not cross zone boundaries */
1567         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1568                 start_page = page;
1569         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1570                 return 0;
1571
1572         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1573 }
1574
1575 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1576                                         int start_order, int migratetype)
1577 {
1578         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1579
1580         while (nr_pageblocks--) {
1581                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1582                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1583         }
1584 }
1585
1586 /*
1587  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1588  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1589  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1590  *
1591  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1592  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1593  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1594  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1595  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1596  * pageblocks.
1597  */
1598 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1599 {
1600         /*
1601          * Leaving this order check is intended, although there is
1602          * relaxed order check in next check. The reason is that
1603          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1604          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1605          * so could be changed anytime.
1606          */
1607         if (order >= pageblock_order)
1608                 return true;
1609
1610         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1611                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1612                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1613                 page_group_by_mobility_disabled)
1614                 return true;
1615
1616         return false;
1617 }
1618
1619 /*
1620  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1621  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1622  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1623  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1624  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1625  */
1626 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1627                                                           int start_type)
1628 {
1629         unsigned int current_order = page_order(page);
1630         int pages;
1631
1632         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1633         if (current_order >= pageblock_order) {
1634                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1635                 return;
1636         }
1637
1638         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1639
1640         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1641         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1642                         page_group_by_mobility_disabled)
1643                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1644 }
1645
1646 /*
1647  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1648  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1649  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1650  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1651  */
1652 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1653                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1654 {
1655         int i;
1656         int fallback_mt;
1657
1658         if (area->nr_free == 0)
1659                 return -1;
1660
1661         *can_steal = false;
1662         for (i = 0;; i++) {
1663                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1664                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1665                         break;
1666
1667                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1668                         continue;
1669
1670                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1671                         *can_steal = true;
1672
1673                 if (!only_stealable)
1674                         return fallback_mt;
1675
1676                 if (*can_steal)
1677                         return fallback_mt;
1678         }
1679
1680         return -1;
1681 }
1682
1683 /*
1684  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1685  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1686  */
1687 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1688                                 unsigned int alloc_order)
1689 {
1690         int mt;
1691         unsigned long max_managed, flags;
1692
1693         /*
1694          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1695          * Check is race-prone but harmless.
1696          */
1697         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1698         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1699                 return;
1700
1701         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1702
1703         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1704         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1705                 goto out_unlock;
1706
1707         /* Yoink! */
1708         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1709         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1710                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1711                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1712                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1713                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1714         }
1715
1716 out_unlock:
1717         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1722  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1723  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1724  * to recover from than an OOM.
1725  */
1726 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1727 {
1728         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1729         unsigned long flags;
1730         struct zoneref *z;
1731         struct zone *zone;
1732         struct page *page;
1733         int order;
1734
1735         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1736                                                                 ac->nodemask) {
1737                 /* Preserve at least one pageblock */
1738                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1739                         continue;
1740
1741                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1742                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1743                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1744
1745                         page = list_first_entry_or_null(
1746                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1747                                         struct page, lru);
1748                         if (!page)
1749                                 continue;
1750
1751                         /*
1752                          * It should never happen but changes to locking could
1753                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1754                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1755                          * and watch for underflows.
1756                          */
1757                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1758                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1759
1760                         /*
1761                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1762                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1763                          * is doing the work and needs the pages. More
1764                          * importantly, if the block was always converted to
1765                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1766                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1767                          * may increase.
1768                          */
1769                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1770                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1771                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1772                         return;
1773                 }
1774                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1775         }
1776 }
1777
1778 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1779 static inline struct page *
1780 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1781 {
1782         struct free_area *area;
1783         unsigned int current_order;
1784         struct page *page;
1785         int fallback_mt;
1786         bool can_steal;
1787
1788         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1789         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1790                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1791                                 --current_order) {
1792                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1793                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1794                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1795                 if (fallback_mt == -1)
1796                         continue;
1797
1798                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1799                                                 struct page, lru);
1800                 if (can_steal)
1801                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1802
1803                 /* Remove the page from the freelists */
1804                 area->nr_free--;
1805                 list_del(&page->lru);
1806                 rmv_page_order(page);
1807
1808                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1809                                         start_migratetype);
1810                 /*
1811                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1812                  * migratetype depending on the decisions in
1813                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1814                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1815                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1816                  */
1817                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1818
1819                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1820                         start_migratetype, fallback_mt);
1821
1822                 return page;
1823         }
1824
1825         return NULL;
1826 }
1827
1828 /*
1829  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1830  * Call me with the zone->lock already held.
1831  */
1832 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1833                                 int migratetype)
1834 {
1835         struct page *page;
1836
1837         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1838         if (unlikely(!page)) {
1839                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1840                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1841
1842                 if (!page)
1843                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1844         }
1845
1846         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1847         return page;
1848 }
1849
1850 /*
1851  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1852  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1853  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1854  */
1855 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1856                         unsigned long count, struct list_head *list,
1857                         int migratetype, bool cold)
1858 {
1859         int i;
1860
1861         spin_lock(&zone->lock);
1862         for (i = 0; i < count; ++i) {
1863                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1864                 if (unlikely(page == NULL))
1865                         break;
1866
1867                 /*
1868                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1869                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1870                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1871                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1872                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1873                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1874                  * properly.
1875                  */
1876                 if (likely(!cold))
1877                         list_add(&page->lru, list);
1878                 else
1879                         list_add_tail(&page->lru, list);
1880                 list = &page->lru;
1881                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1882                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1883                                               -(1 << order));
1884         }
1885         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1886         spin_unlock(&zone->lock);
1887         return i;
1888 }
1889
1890 #ifdef CONFIG_NUMA
1891 /*
1892  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1893  * currently executing processor on remote nodes after they have
1894  * expired.
1895  *
1896  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1897  * a single processor.
1898  */
1899 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1900 {
1901         unsigned long flags;
1902         int to_drain, batch;
1903
1904         local_irq_save(flags);
1905         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1906         to_drain = min(pcp->count, batch);
1907         if (to_drain > 0) {
1908                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1909                 pcp->count -= to_drain;
1910         }
1911         local_irq_restore(flags);
1912 }
1913 #endif
1914
1915 /*
1916  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1917  *
1918  * The processor must either be the current processor and the
1919  * thread pinned to the current processor or a processor that
1920  * is not online.
1921  */
1922 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1923 {
1924         unsigned long flags;
1925         struct per_cpu_pageset *pset;
1926         struct per_cpu_pages *pcp;
1927
1928         local_irq_save(flags);
1929         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1930
1931         pcp = &pset->pcp;
1932         if (pcp->count) {
1933                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1934                 pcp->count = 0;
1935         }
1936         local_irq_restore(flags);
1937 }
1938
1939 /*
1940  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1941  *
1942  * The processor must either be the current processor and the
1943  * thread pinned to the current processor or a processor that
1944  * is not online.
1945  */
1946 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1947 {
1948         struct zone *zone;
1949
1950         for_each_populated_zone(zone) {
1951                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1952         }
1953 }
1954
1955 /*
1956  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1957  *
1958  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1959  * the single zone's pages.
1960  */
1961 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1962 {
1963         int cpu = smp_processor_id();
1964
1965         if (zone)
1966                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1967         else
1968                 drain_pages(cpu);
1969 }
1970
1971 /*
1972  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1973  *
1974  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1975  *
1976  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1977  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1978  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1979  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1980  * before the call to on_each_cpu_mask().
1981  */
1982 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1983 {
1984         int cpu;
1985
1986         /*
1987          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1988          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1989          */
1990         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1991
1992         /*
1993          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1994          * as offline notification will cause the notified
1995          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1996          * disables preemption as part of its processing
1997          */
1998         for_each_online_cpu(cpu) {
1999                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2000                 struct zone *z;
2001                 bool has_pcps = false;
2002
2003                 if (zone) {
2004                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2005                         if (pcp->pcp.count)
2006                                 has_pcps = true;
2007                 } else {
2008                         for_each_populated_zone(z) {
2009                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2010                                 if (pcp->pcp.count) {
2011                                         has_pcps = true;
2012                                         break;
2013                                 }
2014                         }
2015                 }
2016
2017                 if (has_pcps)
2018                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2019                 else
2020                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2021         }
2022         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2023                                                                 zone, 1);
2024 }
2025
2026 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2027
2028 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2029 {
2030         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2031         unsigned long flags;
2032         unsigned int order, t;
2033         struct page *page;
2034
2035         if (zone_is_empty(zone))
2036                 return;
2037
2038         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2039
2040         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2041         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2042                 if (pfn_valid(pfn)) {
2043                         page = pfn_to_page(pfn);
2044                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2045                                 swsusp_unset_page_free(page);
2046                 }
2047
2048         for_each_migratetype_order(order, t) {
2049                 list_for_each_entry(page,
2050                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2051                         unsigned long i;
2052
2053                         pfn = page_to_pfn(page);
2054                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2055                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2056                 }
2057         }
2058         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2059 }
2060 #endif /* CONFIG_PM */
2061
2062 /*
2063  * Free a 0-order page
2064  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2065  */
2066 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2067 {
2068         struct zone *zone = page_zone(page);
2069         struct per_cpu_pages *pcp;
2070         unsigned long flags;
2071         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2072         int migratetype;
2073
2074         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2075                 return;
2076
2077         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2078         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2079         local_irq_save(flags);
2080         __count_vm_event(PGFREE);
2081
2082         /*
2083          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2084          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2085          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2086          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2087          * excessively into the page allocator
2088          */
2089         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2090                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2091                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2092                         goto out;
2093                 }
2094                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2095         }
2096
2097         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2098         if (!cold)
2099                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2100         else
2101                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2102         pcp->count++;
2103         if (pcp->count >= pcp->high) {
2104                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2105                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2106                 pcp->count -= batch;
2107         }
2108
2109 out:
2110         local_irq_restore(flags);
2111 }
2112
2113 /*
2114  * Free a list of 0-order pages
2115  */
2116 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2117 {
2118         struct page *page, *next;
2119
2120         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2121                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2122                 free_hot_cold_page(page, cold);
2123         }
2124 }
2125
2126 /*
2127  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2128  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2129  * Each sub-page must be freed individually.
2130  *
2131  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2132  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2133  */
2134 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2135 {
2136         int i;
2137         gfp_t gfp_mask;
2138
2139         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2140         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2141
2142 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2143         /*
2144          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2145          * otherwise free the whole shadow.
2146          */
2147         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2148                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2149 #endif
2150
2151         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2152         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2153         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2154                 set_page_refcounted(page + i);
2155                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2156         }
2157 }
2158 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2159
2160 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2161 {
2162         unsigned long watermark;
2163         struct zone *zone;
2164         int mt;
2165
2166         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2167
2168         zone = page_zone(page);
2169         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2170
2171         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2172                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2173                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2174                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2175                         return 0;
2176
2177                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2178         }
2179
2180         /* Remove page from free list */
2181         list_del(&page->lru);
2182         zone->free_area[order].nr_free--;
2183         rmv_page_order(page);
2184
2185         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2186
2187         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2188         if (order >= pageblock_order - 1) {
2189                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2190                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2191                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2192                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2193                                 set_pageblock_migratetype(page,
2194                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2195                 }
2196         }
2197
2198
2199         return 1UL << order;
2200 }
2201
2202 /*
2203  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2204  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2205  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2206  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2207  * are enabled.
2208  *
2209  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2210  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2211  */
2212 int split_free_page(struct page *page)
2213 {
2214         unsigned int order;
2215         int nr_pages;
2216
2217         order = page_order(page);
2218
2219         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2220         if (!nr_pages)
2221                 return 0;
2222
2223         /* Split into individual pages */
2224         set_page_refcounted(page);
2225         split_page(page, order);
2226         return nr_pages;
2227 }
2228
2229 /*
2230  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2231  */
2232 static inline
2233 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2234                         struct zone *zone, unsigned int order,
2235                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2236 {
2237         unsigned long flags;
2238         struct page *page;
2239         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2240
2241         if (likely(order == 0)) {
2242                 struct per_cpu_pages *pcp;
2243                 struct list_head *list;
2244
2245                 local_irq_save(flags);
2246                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2247                 list = &pcp->lists[migratetype];
2248                 if (list_empty(list)) {
2249                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2250                                         pcp->batch, list,
2251                                         migratetype, cold);
2252                         if (unlikely(list_empty(list)))
2253                                 goto failed;
2254                 }
2255
2256                 if (cold)
2257                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2258                 else
2259                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2260
2261                 list_del(&page->lru);
2262                 pcp->count--;
2263         } else {
2264                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2265                         /*
2266                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2267                          *
2268                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2269                          * properly detect and handle allocation failures.
2270                          *
2271                          * We most definitely don't want callers attempting to
2272                          * allocate greater than order-1 page units with
2273                          * __GFP_NOFAIL.
2274                          */
2275                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2276                 }
2277                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2278
2279                 page = NULL;
2280                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2281                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2282                         if (page)
2283                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2284                 }
2285                 if (!page)
2286                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2287                 spin_unlock(&zone->lock);
2288                 if (!page)
2289                         goto failed;
2290                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2291                                           get_pcppage_migratetype(page));
2292         }
2293
2294         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2295         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2296             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2297                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2298
2299         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2300         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2301         local_irq_restore(flags);
2302
2303         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2304         return page;
2305
2306 failed:
2307         local_irq_restore(flags);
2308         return NULL;
2309 }
2310
2311 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2312
2313 static struct {
2314         struct fault_attr attr;
2315
2316         bool ignore_gfp_highmem;
2317         bool ignore_gfp_reclaim;
2318         u32 min_order;
2319 } fail_page_alloc = {
2320         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2321         .ignore_gfp_reclaim = true,
2322         .ignore_gfp_highmem = true,
2323         .min_order = 1,
2324 };
2325
2326 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2327 {
2328         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2329 }
2330 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2331
2332 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2333 {
2334         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2335                 return false;
2336         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2337                 return false;
2338         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2339                 return false;
2340         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2341                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2342                 return false;
2343
2344         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2345 }
2346
2347 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2348
2349 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2350 {
2351         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2352         struct dentry *dir;
2353
2354         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2355                                         &fail_page_alloc.attr);
2356         if (IS_ERR(dir))
2357                 return PTR_ERR(dir);
2358
2359         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2360                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2361                 goto fail;
2362         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2363                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2364                 goto fail;
2365         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2366                                 &fail_page_alloc.min_order))
2367                 goto fail;
2368
2369         return 0;
2370 fail:
2371         debugfs_remove_recursive(dir);
2372
2373         return -ENOMEM;
2374 }
2375
2376 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2377
2378 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2379
2380 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2381
2382 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2383 {
2384         return false;
2385 }
2386
2387 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2388
2389 /*
2390  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2391  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2392  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2393  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2394  */
2395 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2396                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2397                         long free_pages)
2398 {
2399         long min = mark;
2400         int o;
2401         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2402
2403         /* free_pages may go negative - that's OK */
2404         free_pages -= (1 << order) - 1;
2405
2406         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2407                 min -= min / 2;
2408
2409         /*
2410          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2411          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2412          * atomic reserve but it avoids a search.
2413          */
2414         if (likely(!alloc_harder))
2415                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2416         else
2417                 min -= min / 4;
2418
2419 #ifdef CONFIG_CMA
2420         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2421         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2422                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2423 #endif
2424
2425         /*
2426          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2427          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2428          * even if a suitable page happened to be free.
2429          */
2430         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2431                 return false;
2432
2433         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2434         if (!order)
2435                 return true;
2436
2437         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2438         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2439                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2440                 int mt;
2441
2442                 if (!area->nr_free)
2443                         continue;
2444
2445                 if (alloc_harder)
2446                         return true;
2447
2448                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2449                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2450                                 return true;
2451                 }
2452
2453 #ifdef CONFIG_CMA
2454                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2455                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2456                         return true;
2457                 }
2458 #endif
2459         }
2460         return false;
2461 }
2462
2463 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2464                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2465 {
2466         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2467                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2468 }
2469
2470 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2471                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2472 {
2473         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2474
2475         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2476                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2477
2478         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2479                                                                 free_pages);
2480 }
2481
2482 #ifdef CONFIG_NUMA
2483 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2484 {
2485         return local_zone->node == zone->node;
2486 }
2487
2488 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2489 {
2490         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2491                                 RECLAIM_DISTANCE;
2492 }
2493 #else   /* CONFIG_NUMA */
2494 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2495 {
2496         return true;
2497 }
2498
2499 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2500 {
2501         return true;
2502 }
2503 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2504
2505 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2506 {
2507         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2508
2509         do {
2510                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2511                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2512                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2513                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2514         } while (zone++ != preferred_zone);
2515 }
2516
2517 /*
2518  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2519  * a page.
2520  */
2521 static struct page *
2522 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2523                                                 const struct alloc_context *ac)
2524 {
2525         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2526         struct zoneref *z;
2527         struct page *page = NULL;
2528         struct zone *zone;
2529         int nr_fair_skipped = 0;
2530         bool zonelist_rescan;
2531
2532 zonelist_scan:
2533         zonelist_rescan = false;
2534
2535         /*
2536          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2537          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2538          */
2539         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2540                                                                 ac->nodemask) {
2541                 unsigned long mark;
2542
2543                 if (cpusets_enabled() &&
2544                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2545                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2546                                 continue;
2547                 /*
2548                  * Distribute pages in proportion to the individual
2549                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2550                  * page was allocated in should have no effect on the
2551                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2552                  */
2553                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2554                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2555                                 break;
2556                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2557                                 nr_fair_skipped++;
2558                                 continue;
2559                         }
2560                 }
2561                 /*
2562                  * When allocating a page cache page for writing, we
2563                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2564                  * limit, such that no single zone holds more than its
2565                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2566                  * The dirty limits take into account the zone's
2567                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2568                  * should be able to balance it without having to
2569                  * write pages from its LRU list.
2570                  *
2571                  * This may look like it could increase pressure on
2572                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2573                  * before they are full.  But the pages that do spill
2574                  * over are limited as the lower zones are protected
2575                  * by this very same mechanism.  It should not become
2576                  * a practical burden to them.
2577                  *
2578                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2579                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2580                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2581                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2582                  * zones are together not big enough to reach the
2583                  * global limit.  The proper fix for these situations
2584                  * will require awareness of zones in the
2585                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2586                  */
2587                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2588                         continue;
2589
2590                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2591                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2592                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2593                         int ret;
2594
2595                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2596                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2597                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2598                                 goto try_this_zone;
2599
2600                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2601                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2602                                 continue;
2603
2604                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2605                         switch (ret) {
2606                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2607                                 /* did not scan */
2608                                 continue;
2609                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2610                                 /* scanned but unreclaimable */
2611                                 continue;
2612                         default:
2613                                 /* did we reclaim enough */
2614                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2615                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2616                                         goto try_this_zone;
2617
2618                                 continue;
2619                         }
2620                 }
2621
2622 try_this_zone:
2623                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2624                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2625                 if (page) {
2626                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2627                                 goto try_this_zone;
2628
2629                         /*
2630                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2631                          * if the pageblock should be reserved for the future
2632                          */
2633                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2634                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2635
2636                         return page;
2637                 }
2638         }
2639
2640         /*
2641          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2642          * local node.  However, the local node might have free pages left
2643          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2644          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2645          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2646          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2647          */
2648         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2649                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2650                 if (nr_fair_skipped) {
2651                         zonelist_rescan = true;
2652                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2653                 }
2654                 if (nr_online_nodes > 1)
2655                         zonelist_rescan = true;
2656         }
2657
2658         if (zonelist_rescan)
2659                 goto zonelist_scan;
2660
2661         return NULL;
2662 }
2663
2664 /*
2665  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2666  * meminfo in irq context.
2667  */
2668 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2669 {
2670         bool ret = false;
2671
2672 #if NODES_SHIFT > 8
2673         ret = in_interrupt();
2674 #endif
2675         return ret;
2676 }
2677
2678 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2679                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2680                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2681
2682 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2683 {
2684         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2685
2686         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2687             debug_guardpage_minorder() > 0)
2688                 return;
2689
2690         /*
2691          * This documents exceptions given to allocations in certain
2692          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2693          * of allowed nodes.
2694          */
2695         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2696                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2697                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2698                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2699         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2700                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2701
2702         if (fmt) {
2703                 struct va_format vaf;
2704                 va_list args;
2705
2706                 va_start(args, fmt);
2707
2708                 vaf.fmt = fmt;
2709                 vaf.va = &args;
2710
2711                 pr_warn("%pV", &vaf);
2712
2713                 va_end(args);
2714         }
2715
2716         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
2717                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
2718         dump_stack();
2719         if (!should_suppress_show_mem())
2720                 show_mem(filter);
2721 }
2722
2723 static inline struct page *
2724 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2725         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2726 {
2727         struct oom_control oc = {
2728                 .zonelist = ac->zonelist,
2729                 .nodemask = ac->nodemask,
2730                 .gfp_mask = gfp_mask,
2731                 .order = order,
2732         };
2733         struct page *page;
2734
2735         *did_some_progress = 0;
2736
2737         /*
2738          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2739          * making progress for us.
2740          */
2741         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2742                 *did_some_progress = 1;
2743                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2744                 return NULL;
2745         }
2746
2747         /*
2748          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2749          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2750          * we're still under heavy pressure.
2751          */
2752         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2753                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2754         if (page)
2755                 goto out;
2756
2757         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2758                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2759                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2760                         goto out;
2761                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2762                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2763                         goto out;
2764                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2765                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2766                         goto out;
2767                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2768                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2769                         /*
2770                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2771                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2772                          * keep looping as per tradition.
2773                          */
2774                         *did_some_progress = 1;
2775                         goto out;
2776                 }
2777                 if (pm_suspended_storage())
2778                         goto out;
2779                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2780                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2781                         goto out;
2782         }
2783         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2784         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2785                 *did_some_progress = 1;
2786
2787                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2788                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2789                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2790                         /*
2791                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2792                          * are depleted
2793                          */
2794                         if (!page)
2795                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2796                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2797                 }
2798         }
2799 out:
2800         mutex_unlock(&oom_lock);
2801         return page;
2802 }
2803
2804 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2805 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2806 static struct page *
2807 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2808                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2809                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2810                 bool *deferred_compaction)
2811 {
2812         unsigned long compact_result;
2813         struct page *page;
2814
2815         if (!order)
2816                 return NULL;
2817
2818         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2819         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2820                                                 mode, contended_compaction);
2821         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2822
2823         switch (compact_result) {
2824         case COMPACT_DEFERRED:
2825                 *deferred_compaction = true;
2826                 /* fall-through */
2827         case COMPACT_SKIPPED:
2828                 return NULL;
2829         default:
2830                 break;
2831         }
2832
2833         /*
2834          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2835          * count a compaction stall
2836          */
2837         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2838
2839         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2840                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2841
2842         if (page) {
2843                 struct zone *zone = page_zone(page);
2844
2845                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2846                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2847                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2848                 return page;
2849         }
2850
2851         /*
2852          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2853          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2854          */
2855         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2856
2857         cond_resched();
2858
2859         return NULL;
2860 }
2861 #else
2862 static inline struct page *
2863 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2864                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2865                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2866                 bool *deferred_compaction)
2867 {
2868         return NULL;
2869 }
2870 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2871
2872 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2873 static int
2874 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2875                                         const struct alloc_context *ac)
2876 {
2877         struct reclaim_state reclaim_state;
2878         int progress;
2879
2880         cond_resched();
2881
2882         /* We now go into synchronous reclaim */
2883         cpuset_memory_pressure_bump();
2884         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2885         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2886         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2887         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2888
2889         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2890                                                                 ac->nodemask);
2891
2892         current->reclaim_state = NULL;
2893         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2894         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2895
2896         cond_resched();
2897
2898         return progress;
2899 }
2900
2901 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2902 static inline struct page *
2903 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2904                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2905                 unsigned long *did_some_progress)
2906 {
2907         struct page *page = NULL;
2908         bool drained = false;
2909
2910         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2911         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2912                 return NULL;
2913
2914 retry:
2915         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2916                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2917
2918         /*
2919          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2920          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2921          * Shrink them them and try again
2922          */
2923         if (!page && !drained) {
2924                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2925                 drain_all_pages(NULL);
2926                 drained = true;
2927                 goto retry;
2928         }
2929
2930         return page;
2931 }
2932
2933 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2934 {
2935         struct zoneref *z;
2936         struct zone *zone;
2937
2938         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2939                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2940                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2941 }
2942
2943 static inline int
2944 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2945 {
2946         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2947
2948         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2949         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2950
2951         /*
2952          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2953          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2954          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2955          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2956          */
2957         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2958
2959         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2960                 /*
2961                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2962                  * if it can't schedule.
2963                  */
2964                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2965                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2966                 /*
2967                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2968                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2969                  */
2970                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2971         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2972                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2973
2974         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2975                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2976                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2977                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2978                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2979                 else if (!in_interrupt() &&
2980                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2981                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2982                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2983         }
2984 #ifdef CONFIG_CMA
2985         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2986                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2987 #endif
2988         return alloc_flags;
2989 }
2990
2991 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2992 {
2993         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2994 }
2995
2996 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2997 {
2998         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2999 }
3000
3001 static inline struct page *
3002 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3003                                                 struct alloc_context *ac)
3004 {
3005         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3006         struct page *page = NULL;
3007         int alloc_flags;
3008         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3009         unsigned long did_some_progress;
3010         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3011         bool deferred_compaction = false;
3012         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3013
3014         /*
3015          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3016          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3017          * be using allocators in order of preference for an area that is
3018          * too large.
3019          */
3020         if (order >= MAX_ORDER) {
3021                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3022                 return NULL;
3023         }
3024
3025         /*
3026          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3027          * callers that are not in atomic context.
3028          */
3029         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3030                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3031                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3032
3033         /*
3034          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3035          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3036          * speculative node-specific allocation.
3037          */
3038         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3039                 goto nopage;
3040
3041 retry:
3042         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3043                 wake_all_kswapds(order, ac);
3044
3045         /*
3046          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3047          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3048          * to how we want to proceed.
3049          */
3050         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3051
3052         /*
3053          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3054          * cpusets.
3055          */
3056         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3057                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3058                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3059                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3060                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3061         }
3062
3063         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3064         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3065                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3066         if (page)
3067                 goto got_pg;
3068
3069         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3070         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3071                 /*
3072                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3073                  * the allocation is high priority and these type of
3074                  * allocations are system rather than user orientated
3075                  */
3076                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3077                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3078                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3079                 if (page)
3080                         goto got_pg;
3081         }
3082
3083         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3084         if (!can_direct_reclaim) {
3085                 /*
3086                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3087                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3088                  * to fail.
3089                  */
3090                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3091                 goto nopage;
3092         }
3093
3094         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3095         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3096                 /*
3097                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3098                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3099                  * for somebody to do a work for us.
3100                  */
3101                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3102                         cond_resched();
3103                         goto retry;
3104                 }
3105                 goto nopage;
3106         }
3107
3108         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3109         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3110                 goto nopage;
3111
3112         /*
3113          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3114          * attempts after direct reclaim are synchronous
3115          */
3116         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3117                                         migration_mode,
3118                                         &contended_compaction,
3119                                         &deferred_compaction);
3120         if (page)
3121                 goto got_pg;
3122
3123         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3124         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3125                 /*
3126                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3127                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3128                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3129                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3130                  * instead of entering direct reclaim.
3131                  */
3132                 if (deferred_compaction)
3133                         goto nopage;
3134
3135                 /*
3136                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3137                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3138                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3139                  * so we fallback to base pages instead.
3140                  */
3141                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3142                         goto nopage;
3143
3144                 /*
3145                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3146                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3147                  * khugepaged trying to collapse.
3148                  */
3149                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3150                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3151                         goto nopage;
3152         }
3153
3154         /*
3155          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3156          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3157          * khugepaged trying to collapse.
3158          */
3159         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3160                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3161
3162         /* Try direct reclaim and then allocating */
3163         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3164                                                         &did_some_progress);
3165         if (page)
3166                 goto got_pg;
3167
3168         /* Do not loop if specifically requested */
3169         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3170                 goto noretry;
3171
3172         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3173         pages_reclaimed += did_some_progress;
3174         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3175             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3176                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3177                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3178                 goto retry;
3179         }
3180
3181         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3182         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3183         if (page)
3184                 goto got_pg;
3185
3186         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3187         if (did_some_progress)
3188                 goto retry;
3189
3190 noretry:
3191         /*
3192          * High-order allocations do not necessarily loop after
3193          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3194          * being called after reclaim so call directly if necessary
3195          */
3196         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3197                                             ac, migration_mode,
3198                                             &contended_compaction,
3199                                             &deferred_compaction);
3200         if (page)
3201                 goto got_pg;
3202 nopage:
3203         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3204 got_pg:
3205         return page;
3206 }
3207
3208 /*
3209  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3210  */
3211 struct page *
3212 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3213                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3214 {
3215         struct zoneref *preferred_zoneref;
3216         struct page *page = NULL;
3217         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3218         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3219         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3220         struct alloc_context ac = {
3221                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3222                 .nodemask = nodemask,
3223                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3224         };
3225
3226         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3227
3228         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3229
3230         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3231
3232         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3233                 return NULL;
3234
3235         /*
3236          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3237          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3238          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3239          */
3240         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3241                 return NULL;
3242
3243         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3244                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3245
3246 retry_cpuset:
3247         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3248
3249         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3250         ac.zonelist = zonelist;
3251
3252         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3253         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3254
3255         /* The preferred zone is used for statistics later */
3256         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3257                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3258                                 &ac.preferred_zone);
3259         if (!ac.preferred_zone)
3260                 goto out;
3261         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3262
3263         /* First allocation attempt */
3264         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3265         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3266         if (unlikely(!page)) {
3267                 /*
3268                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3269                  * can deadlock because I/O on the device might not
3270                  * complete.
3271                  */
3272                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3273                 ac.spread_dirty_pages = false;
3274
3275                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3276         }
3277
3278         if (kmemcheck_enabled && page)
3279                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3280
3281         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3282
3283 out:
3284         /*
3285          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3286          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3287          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3288          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3289          */
3290         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3291                 goto retry_cpuset;
3292
3293         return page;
3294 }
3295 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3296
3297 /*
3298  * Common helper functions.
3299  */
3300 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3301 {
3302         struct page *page;
3303
3304         /*
3305          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3306          * a highmem page
3307          */
3308         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3309
3310         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3311         if (!page)
3312                 return 0;
3313         return (unsigned long) page_address(page);
3314 }
3315 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3316
3317 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3318 {
3319         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3320 }
3321 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3322
3323 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3324 {
3325         if (put_page_testzero(page)) {
3326                 if (order == 0)
3327                         free_hot_cold_page(page, false);
3328                 else
3329                         __free_pages_ok(page, order);
3330         }
3331 }
3332
3333 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3334
3335 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3336 {
3337         if (addr != 0) {
3338                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3339                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3340         }
3341 }
3342
3343 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3344
3345 /*
3346  * Page Fragment:
3347  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3348  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3349  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3350  *
3351  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3352  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3353  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3354  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3355  */
3356 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3357                                        gfp_t gfp_mask)
3358 {
3359         struct page *page = NULL;
3360         gfp_t gfp = gfp_mask;
3361
3362 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3363         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3364                     __GFP_NOMEMALLOC;
3365         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3366                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3367         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3368 #endif
3369         if (unlikely(!page))
3370                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3371
3372         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3373
3374         return page;
3375 }
3376
3377 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3378                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3379 {
3380         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3381         struct page *page;
3382         int offset;
3383
3384         if (unlikely(!nc->va)) {
3385 refill:
3386                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3387                 if (!page)
3388                         return NULL;
3389
3390 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3391                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3392                 size = nc->size;
3393 #endif
3394                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3395                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3396                  */
3397                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3398
3399                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3400                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3401                 nc->pagecnt_bias = size;
3402                 nc->offset = size;
3403         }
3404
3405         offset = nc->offset - fragsz;
3406         if (unlikely(offset < 0)) {
3407                 page = virt_to_page(nc->va);
3408
3409                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3410                         goto refill;
3411
3412 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3413                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3414                 size = nc->size;
3415 #endif
3416                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3417                 atomic_set(&page->_count, size);
3418
3419                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3420                 nc->pagecnt_bias = size;
3421                 offset = size - fragsz;
3422         }
3423
3424         nc->pagecnt_bias--;
3425         nc->offset = offset;
3426
3427         return nc->va + offset;
3428 }
3429 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3430
3431 /*
3432  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3433  */
3434 void __free_page_frag(void *addr)
3435 {
3436         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3437
3438         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3439                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3440 }
3441 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3442
3443 /*
3444  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3445  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3446  * equivalent to alloc_pages.
3447  *
3448  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3449  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3450  */
3451 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3452 {
3453         struct page *page;
3454
3455         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3456         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3457                 __free_pages(page, order);
3458                 page = NULL;
3459         }
3460         return page;
3461 }
3462
3463 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3464 {
3465         struct page *page;
3466
3467         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3468         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3469                 __free_pages(page, order);
3470                 page = NULL;
3471         }
3472         return page;
3473 }
3474
3475 /*
3476  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3477  * alloc_kmem_pages.
3478  */
3479 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3480 {
3481         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3482         __free_pages(page, order);
3483 }
3484
3485 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3486 {
3487         if (addr != 0) {
3488                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3489                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3490         }
3491 }
3492
3493 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3494                 size_t size)
3495 {
3496         if (addr) {
3497                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3498                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3499
3500                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3501                 while (used < alloc_end) {
3502                         free_page(used);
3503                         used += PAGE_SIZE;
3504                 }
3505         }
3506         return (void *)addr;
3507 }
3508
3509 /**
3510  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3511  * @size: the number of bytes to allocate
3512  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3513  *
3514  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3515  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3516  * allocate memory in power-of-two pages.
3517  *
3518  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3519  *
3520  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3521  */
3522 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3523 {
3524         unsigned int order = get_order(size);
3525         unsigned long addr;
3526
3527         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3528         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3529 }
3530 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3531
3532 /**
3533  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3534  *                         pages on a node.
3535  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3536  * @size: the number of bytes to allocate
3537  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3538  *
3539  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3540  * back.
3541  */
3542 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3543 {
3544         unsigned int order = get_order(size);
3545         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3546         if (!p)
3547                 return NULL;
3548         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3549 }
3550
3551 /**
3552  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3553  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3554  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3555  *
3556  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3557  */
3558 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3559 {
3560         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3561         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3562
3563         while (addr < end) {
3564                 free_page(addr);
3565                 addr += PAGE_SIZE;
3566         }
3567 }
3568 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3569
3570 /**
3571  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3572  * @offset: The zone index of the highest zone
3573  *
3574  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3575  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3576  * zone, the number of pages is calculated as:
3577  *     managed_pages - high_pages
3578  */
3579 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3580 {
3581         struct zoneref *z;
3582         struct zone *zone;
3583
3584         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3585         unsigned long sum = 0;
3586
3587         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3588
3589         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3590                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3591                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3592                 if (size > high)
3593                         sum += size - high;
3594         }
3595
3596         return sum;
3597 }
3598
3599 /**
3600  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3601  *
3602  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3603  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3604  */
3605 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3606 {
3607         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3608 }
3609 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3610
3611 /**
3612  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3613  *
3614  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3615  * high watermark within all zones.
3616  */
3617 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3618 {
3619         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3620 }
3621
3622 static inline void show_node(struct zone *zone)
3623 {
3624         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3625                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3626 }
3627
3628 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3629 {
3630         val->totalram = totalram_pages;
3631         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3632         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3633         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3634         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3635         val->freehigh = nr_free_highpages();
3636         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3637 }
3638
3639 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3640
3641 #ifdef CONFIG_NUMA
3642 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3643 {
3644         int zone_type;          /* needs to be signed */
3645         unsigned long managed_pages = 0;
3646         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3647
3648         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3649                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3650         val->totalram = managed_pages;
3651         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3652         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3653 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3654         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3655         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3656                         NR_FREE_PAGES);
3657 #else
3658         val->totalhigh = 0;
3659         val->freehigh = 0;
3660 #endif
3661         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3662 }
3663 #endif
3664
3665 /*
3666  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3667  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3668  */
3669 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3670 {
3671         bool ret = false;
3672         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3673
3674         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3675                 goto out;
3676
3677         do {
3678                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3679                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3680         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3681 out:
3682         return ret;
3683 }
3684
3685 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3686
3687 static void show_migration_types(unsigned char type)
3688 {
3689         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3690                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3691                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3692                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3693                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3694 #ifdef CONFIG_CMA
3695                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3696 #endif
3697 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3698                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3699 #endif
3700         };
3701         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3702         char *p = tmp;
3703         int i;
3704
3705         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3706                 if (type & (1 << i))
3707                         *p++ = types[i];
3708         }
3709
3710         *p = '\0';
3711         printk("(%s) ", tmp);
3712 }
3713
3714 /*
3715  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3716  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3717  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3718  *
3719  * Bits in @filter:
3720  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3721  *   cpuset.
3722  */
3723 void show_free_areas(unsigned int filter)
3724 {
3725         unsigned long free_pcp = 0;
3726         int cpu;
3727         struct zone *zone;
3728
3729         for_each_populated_zone(zone) {
3730                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3731                         continue;
3732
3733                 for_each_online_cpu(cpu)
3734                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3735         }
3736
3737         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3738                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3739                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3740                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3741                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3742                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3743                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3744                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3745                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3746                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3747                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3748                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3749                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3750                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3751                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3752                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3753                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3754                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3755                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3756                 global_page_state(NR_SHMEM),
3757                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3758                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3759                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3760                 free_pcp,
3761                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3762
3763         for_each_populated_zone(zone) {
3764                 int i;
3765
3766                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3767                         continue;
3768
3769                 free_pcp = 0;
3770                 for_each_online_cpu(cpu)
3771                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3772
3773                 show_node(zone);
3774                 printk("%s"
3775                         " free:%lukB"
3776                         " min:%lukB"
3777                         " low:%lukB"
3778                         " high:%lukB"
3779                         " active_anon:%lukB"
3780                         " inactive_anon:%lukB"
3781                         " active_file:%lukB"
3782                         " inactive_file:%lukB"
3783                         " unevictable:%lukB"
3784                         " isolated(anon):%lukB"
3785                         " isolated(file):%lukB"
3786                         " present:%lukB"
3787                         " managed:%lukB"
3788                         " mlocked:%lukB"
3789                         " dirty:%lukB"
3790                         " writeback:%lukB"
3791                         " mapped:%lukB"
3792                         " shmem:%lukB"
3793                         " slab_reclaimable:%lukB"
3794                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3795                         " kernel_stack:%lukB"
3796                         " pagetables:%lukB"
3797                         " unstable:%lukB"
3798                         " bounce:%lukB"
3799                         " free_pcp:%lukB"
3800                         " local_pcp:%ukB"
3801                         " free_cma:%lukB"
3802                         " writeback_tmp:%lukB"
3803                         " pages_scanned:%lu"
3804                         " all_unreclaimable? %s"
3805                         "\n",
3806                         zone->name,
3807                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3808                         K(min_wmark_pages(zone)),
3809                         K(low_wmark_pages(zone)),
3810                         K(high_wmark_pages(zone)),
3811                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3812                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3813                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3814                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3815                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3816                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3817                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3818                         K(zone->present_pages),
3819                         K(zone->managed_pages),
3820                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3821                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3822                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3823                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3824                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3825                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3826                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3827                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3828                                 THREAD_SIZE / 1024,
3829                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3830                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3831                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3832                         K(free_pcp),
3833                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3834                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3835                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3836                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3837                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3838                         );
3839                 printk("lowmem_reserve[]:");
3840                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3841                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3842                 printk("\n");
3843         }
3844
3845         for_each_populated_zone(zone) {
3846                 unsigned int order;
3847                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3848                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3849
3850                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3851                         continue;
3852                 show_node(zone);
3853                 printk("%s: ", zone->name);
3854
3855                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3856                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3857                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3858                         int type;
3859
3860                         nr[order] = area->nr_free;
3861                         total += nr[order] << order;
3862
3863                         types[order] = 0;
3864                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3865                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3866                                         types[order] |= 1 << type;
3867                         }
3868                 }
3869                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3870                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3871                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3872                         if (nr[order])
3873                                 show_migration_types(types[order]);
3874                 }
3875                 printk("= %lukB\n", K(total));
3876         }
3877
3878         hugetlb_show_meminfo();
3879
3880         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3881
3882         show_swap_cache_info();
3883 }
3884
3885 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3886 {
3887         zoneref->zone = zone;
3888         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3889 }
3890
3891 /*
3892  * Builds allocation fallback zone lists.
3893  *
3894  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3895  */
3896 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3897                                 int nr_zones)
3898 {
3899         struct zone *zone;
3900         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3901
3902         do {
3903                 zone_type--;
3904                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3905                 if (populated_zone(zone)) {
3906                         zoneref_set_zone(zone,
3907                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3908                         check_highest_zone(zone_type);
3909                 }
3910         } while (zone_type);
3911
3912         return nr_zones;
3913 }
3914
3915
3916 /*
3917  *  zonelist_order:
3918  *  0 = automatic detection of better ordering.
3919  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3920  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3921  *
3922  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3923  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3924  */
3925 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3926 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3927 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3928
3929 /* zonelist order in the kernel.
3930  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3931  */
3932 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3933 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3934
3935
3936 #ifdef CONFIG_NUMA
3937 /* The value user specified ....changed by config */
3938 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3939 /* string for sysctl */
3940 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3941 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3942
3943 /*
3944  * interface for configure zonelist ordering.
3945  * command line option "numa_zonelist_order"
3946  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3947  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3948  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3949  */
3950
3951 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3952 {
3953         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3954                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3955         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3956                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3957         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3958                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3959         } else {
3960                 printk(KERN_WARNING
3961                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3962                         "%s\n", s);
3963                 return -EINVAL;
3964         }
3965         return 0;
3966 }
3967
3968 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3969 {
3970         int ret;
3971
3972         if (!s)
3973                 return 0;
3974
3975         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3976         if (ret == 0)
3977                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3978
3979         return ret;
3980 }
3981 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3982
3983 /*
3984  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3985  */
3986 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3987                 void __user *buffer, size_t *length,
3988                 loff_t *ppos)
3989 {
3990         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3991         int ret;
3992         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3993
3994         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3995         if (write) {
3996                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3997                         ret = -EINVAL;
3998                         goto out;
3999                 }
4000                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4001         }
4002         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4003         if (ret)
4004                 goto out;
4005         if (write) {
4006                 int oldval = user_zonelist_order;
4007
4008                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4009                 if (ret) {
4010                         /*
4011                          * bogus value.  restore saved string
4012                          */
4013                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4014                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4015                         user_zonelist_order = oldval;
4016                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4017                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4018                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4019                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4020                 }
4021         }
4022 out:
4023         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4024         return ret;
4025 }
4026
4027
4028 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4029 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4030
4031 /**
4032  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4033  * @node: node whose fallback list we're appending
4034  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4035  *
4036  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4037  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4038  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4039  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4040  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4041  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4042  * on them otherwise.
4043  * It returns -1 if no node is found.
4044  */
4045 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4046 {
4047         int n, val;
4048         int min_val = INT_MAX;
4049         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4050         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4051
4052         /* Use the local node if we haven't already */
4053         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4054                 node_set(node, *used_node_mask);
4055                 return node;
4056         }
4057
4058         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4059
4060                 /* Don't want a node to appear more than once */
4061                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4062                         continue;
4063
4064                 /* Use the distance array to find the distance */
4065                 val = node_distance(node, n);
4066
4067                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4068                 val += (n < node);
4069
4070                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4071                 tmp = cpumask_of_node(n);
4072                 if (!cpumask_empty(tmp))
4073                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4074
4075                 /* Slight preference for less loaded node */
4076                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4077                 val += node_load[n];
4078
4079                 if (val < min_val) {
4080                         min_val = val;
4081                         best_node = n;
4082                 }
4083         }
4084
4085         if (best_node >= 0)
4086                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4087
4088         return best_node;
4089 }
4090
4091
4092 /*
4093  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4094  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4095  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4096  */
4097 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4098 {
4099         int j;
4100         struct zonelist *zonelist;
4101
4102         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4103         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4104                 ;
4105         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4106         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4107         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4108 }
4109
4110 /*
4111  * Build gfp_thisnode zonelists
4112  */
4113 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4114 {
4115         int j;
4116         struct zonelist *zonelist;
4117
4118         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4119         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4120         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4121         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4122 }
4123
4124 /*
4125  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4126  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4127  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4128  * may still exist in local DMA zone.
4129  */
4130 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4131
4132 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4133 {
4134         int pos, j, node;
4135         int zone_type;          /* needs to be signed */
4136         struct zone *z;
4137         struct zonelist *zonelist;
4138
4139         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4140         pos = 0;
4141         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4142                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4143                         node = node_order[j];
4144                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4145                         if (populated_zone(z)) {
4146                                 zoneref_set_zone(z,
4147                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4148                                 check_highest_zone(zone_type);
4149                         }
4150                 }
4151         }
4152         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4153         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4154 }
4155
4156 #if defined(CONFIG_64BIT)
4157 /*
4158  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4159  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4160  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4161  */
4162 static int default_zonelist_order(void)
4163 {
4164         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4165 }
4166 #else
4167 /*
4168  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4169  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4170  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4171  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4172  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4173  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4174  */
4175 static int default_zonelist_order(void)
4176 {
4177         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4178 }
4179 #endif /* CONFIG_64BIT */
4180
4181 static void set_zonelist_order(void)
4182 {
4183         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4184                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4185         else
4186                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4187 }
4188
4189 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4190 {
4191         int i, node, load;
4192         nodemask_t used_mask;
4193         int local_node, prev_node;
4194         struct zonelist *zonelist;
4195         unsigned int order = current_zonelist_order;
4196
4197         /* initialize zonelists */
4198         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4199                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4200                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4201                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4202         }
4203
4204         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4205         local_node = pgdat->node_id;
4206         load = nr_online_nodes;
4207         prev_node = local_node;
4208         nodes_clear(used_mask);
4209
4210         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4211         i = 0;
4212
4213         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4214                 /*
4215                  * We don't want to pressure a particular node.
4216                  * So adding penalty to the first node in same
4217                  * distance group to make it round-robin.
4218                  */
4219                 if (node_distance(local_node, node) !=
4220                     node_distance(local_node, prev_node))
4221                         node_load[node] = load;
4222
4223                 prev_node = node;
4224                 load--;
4225                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4226                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4227                 else
4228                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4229         }
4230
4231         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4232                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4233                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4234         }
4235
4236         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4237 }
4238
4239 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4240 /*
4241  * Return node id of node used for "local" allocations.
4242  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4243  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4244  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4245  */
4246 int local_memory_node(int node)
4247 {
4248         struct zone *zone;
4249
4250         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4251                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4252                                    NULL,
4253                                    &zone);
4254         return zone->node;
4255 }
4256 #endif
4257
4258 #else   /* CONFIG_NUMA */
4259
4260 static void set_zonelist_order(void)
4261 {
4262         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4263 }
4264
4265 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4266 {
4267         int node, local_node;
4268         enum zone_type j;
4269         struct zonelist *zonelist;
4270
4271         local_node = pgdat->node_id;
4272
4273         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4274         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4275
4276         /*
4277          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4278          * of all the other nodes.
4279          * We don't want to pressure a particular node, so when
4280          * building the zones for node N, we make sure that the
4281          * zones coming right after the local ones are those from
4282          * node N+1 (modulo N)
4283          */
4284         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4285                 if (!node_online(node))
4286                         continue;
4287                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4288         }
4289         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4290                 if (!node_online(node))
4291                         continue;
4292                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4293         }
4294
4295         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4296         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4297 }
4298
4299 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4300
4301 /*
4302  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4303  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4304  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4305  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4306  * with interrupts disabled.
4307  *
4308  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4309  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4310  * hotplugged processors.
4311  *
4312  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4313  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4314  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4315  */
4316 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4317 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4318 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4319
4320 /*
4321  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4322  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4323  */
4324 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4325
4326 /* return values int ....just for stop_machine() */
4327 static int __build_all_zonelists(void *data)
4328 {
4329         int nid;
4330         int cpu;
4331         pg_data_t *self = data;
4332
4333 #ifdef CONFIG_NUMA
4334         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4335 #endif
4336
4337         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4338                 build_zonelists(self);
4339         }
4340
4341         for_each_online_node(nid) {
4342                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4343
4344                 build_zonelists(pgdat);
4345         }
4346
4347         /*
4348          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4349          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4350          * each zone will be allocated later when the per cpu
4351          * allocator is available.
4352          *
4353          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4354          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4355          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4356          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4357          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4358          * (a chicken-egg dilemma).
4359          */
4360         for_each_possible_cpu(cpu) {
4361                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4362
4363 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4364                 /*
4365                  * We now know the "local memory node" for each node--
4366                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4367                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4368                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4369                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4370                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4371                  */
4372                 if (cpu_online(cpu))
4373                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4374 #endif
4375         }
4376
4377         return 0;
4378 }
4379
4380 static noinline void __init
4381 build_all_zonelists_init(void)
4382 {
4383         __build_all_zonelists(NULL);
4384         mminit_verify_zonelist();
4385         cpuset_init_current_mems_allowed();
4386 }
4387
4388 /*
4389  * Called with zonelists_mutex held always
4390  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4391  *
4392  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4393  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4394  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4395  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4396  */
4397 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4398 {
4399         set_zonelist_order();
4400
4401         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4402                 build_all_zonelists_init();
4403         } else {
4404 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4405                 if (zone)
4406                         setup_zone_pageset(zone);
4407 #endif
4408                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4409                    of zonelist */
4410                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4411                 /* cpuset refresh routine should be here */
4412         }
4413         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4414         /*
4415          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4416          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4417          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4418          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4419          * disabled and enable it later
4420          */
4421         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4422                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4423         else
4424                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4425
4426         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4427                 "Total pages: %ld\n",
4428                         nr_online_nodes,
4429                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4430                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4431                         vm_total_pages);
4432 #ifdef CONFIG_NUMA
4433         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4434 #endif
4435 }
4436
4437 /*
4438  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4439  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4440  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4441  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4442  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4443  * conservative, even though it seems large.
4444  *
4445  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4446  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4447  */
4448 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4449
4450 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4451 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4452 {
4453         unsigned long size = 1;
4454
4455         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4456
4457         while (size < pages)
4458                 size <<= 1;
4459
4460         /*
4461          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4462          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4463          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4464          */
4465         size = min(size, 4096UL);
4466
4467         return max(size, 4UL);
4468 }
4469 #else
4470 /*
4471  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4472  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4473  *
4474  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4475  *
4476  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4477  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4478  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4479  *
4480  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4481  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4482  *
4483  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4484  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4485  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4486  */
4487 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4488 {
4489         return 4096UL;
4490 }
4491 #endif
4492
4493 /*
4494  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4495  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4496  * hash function before the remainder is taken.
4497  */
4498 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4499 {
4500         return ffz(~size);
4501 }
4502
4503 /*
4504  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4505  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4506  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4507  */
4508 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4509                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4510 {
4511         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4512         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4513         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4514         unsigned long pfn;
4515         unsigned long nr_initialised = 0;
4516 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4517         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4518 #endif
4519
4520         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4521                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4522
4523         /*
4524          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4525          * memory
4526          */
4527         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4528                 start_pfn += altmap->reserve;
4529
4530         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4531                 /*
4532                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4533                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4534                  */
4535                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4536                         goto not_early;
4537
4538                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4539                         continue;
4540                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4541                         continue;
4542                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4543                         break;
4544
4545 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4546                 /*
4547                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4548                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4549                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4550                  */
4551                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4552                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4553                                 continue;
4554
4555                 /*
4556                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4557                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4558                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4559                  */
4560                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4561                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4562                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4563                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4564                                                 break;
4565                                 r = tmp;
4566                         }
4567                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4568                             memblock_is_mirror(r)) {
4569                                 /* already initialized as NORMAL */
4570                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4571                                 continue;
4572                         }
4573                 }
4574 #endif
4575
4576 not_early:
4577                 /*
4578                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4579                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4580                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4581                  * the address space during boot when many long-lived
4582                  * kernel allocations are made.
4583                  *
4584                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4585                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4586                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4587                  * pfn out of zone.
4588                  */
4589                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4590                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4591
4592                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4593                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4594                 } else {
4595                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4596                 }
4597         }
4598 }
4599
4600 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4601 {
4602         unsigned int order, t;
4603         for_each_migratetype_order(order, t) {
4604                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4605                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4606         }
4607 }
4608
4609 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4610 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4611         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4612 #endif
4613
4614 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4615 {
4616 #ifdef CONFIG_MMU
4617         int batch;
4618
4619         /*
4620          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4621          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4622          *
4623          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4624          */
4625         batch = zone->managed_pages / 1024;
4626         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4627                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4628         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4629         if (batch < 1)
4630                 batch = 1;
4631
4632         /*
4633          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4634          * of 2 value was found to be more likely to have
4635          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4636          *
4637          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4638          * batches of pages, one task can end up with a lot
4639          * of pages of one half of the possible page colors
4640          * and the other with pages of the other colors.
4641          */
4642         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4643
4644         return batch;
4645
4646 #else
4647         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4648          * conditions.
4649          *
4650          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4651          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4652          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4653          *
4654          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4655          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4656          * can be a significant delay between the individual batches being
4657          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4658          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4659          */
4660         return 0;
4661 #endif
4662 }
4663
4664 /*
4665  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4666  * ->batch must never be higher then ->high.
4667  * The following function updates them in a safe manner without read side
4668  * locking.
4669  *
4670  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4671  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4672  *
4673  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4674  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4675  * exist).
4676  */
4677 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4678                 unsigned long batch)
4679 {
4680        /* start with a fail safe value for batch */
4681         pcp->batch = 1;
4682         smp_wmb();
4683
4684        /* Update high, then batch, in order */
4685         pcp->high = high;
4686         smp_wmb();
4687
4688         pcp->batch = batch;
4689 }
4690
4691 /* a companion to pageset_set_high() */
4692 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4693 {
4694         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4695 }
4696
4697 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4698 {
4699         struct per_cpu_pages *pcp;
4700         int migratetype;
4701
4702         memset(p, 0, sizeof(*p));
4703
4704         pcp = &p->pcp;
4705         pcp->count = 0;
4706         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4707                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4708 }
4709
4710 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4711 {
4712         pageset_init(p);
4713         pageset_set_batch(p, batch);
4714 }
4715
4716 /*
4717  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4718  * to the value high for the pageset p.
4719  */
4720 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4721                                 unsigned long high)
4722 {
4723         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4724         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4725                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4726
4727         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4728 }
4729
4730 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4731                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4732 {
4733         if (percpu_pagelist_fraction)
4734                 pageset_set_high(pcp,
4735                         (zone->managed_pages /
4736                                 percpu_pagelist_fraction));
4737         else
4738                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4739 }
4740
4741 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4742 {
4743         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4744
4745         pageset_init(pcp);
4746         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4747 }
4748
4749 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4750 {
4751         int cpu;
4752         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4753         for_each_possible_cpu(cpu)
4754                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4755 }
4756
4757 /*
4758  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4759  * Before this call only boot pagesets were available.
4760  */
4761 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4762 {
4763         struct zone *zone;
4764
4765         for_each_populated_zone(zone)
4766                 setup_zone_pageset(zone);
4767 }
4768
4769 static noinline __init_refok
4770 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4771 {
4772         int i;
4773         size_t alloc_size;
4774
4775         /*
4776          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4777          * per zone.
4778          */
4779         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4780                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4781         zone->wait_table_bits =
4782                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4783         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4784                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4785
4786         if (!slab_is_available()) {
4787                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4788                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4789                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4790         } else {
4791                 /*
4792                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4793                  * via memory hot-add.
4794                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4795                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4796                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4797                  * node itself as well.
4798                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4799                  * necessary.
4800                  */
4801                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4802         }
4803         if (!zone->wait_table)
4804                 return -ENOMEM;
4805
4806         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4807                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4808
4809         return 0;
4810 }
4811
4812 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4813 {
4814         /*
4815          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4816          * relies on the ability of the linker to provide the
4817          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4818          */
4819         zone->pageset = &boot_pageset;
4820
4821         if (populated_zone(zone))
4822                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4823                         zone->name, zone->present_pages,
4824                                          zone_batchsize(zone));
4825 }
4826
4827 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4828                                         unsigned long zone_start_pfn,
4829                                         unsigned long size)
4830 {
4831         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4832         int ret;
4833         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4834         if (ret)
4835                 return ret;
4836         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4837
4838         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4839
4840         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4841                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4842                         pgdat->node_id,
4843                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4844                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4845
4846         zone_init_free_lists(zone);
4847
4848         return 0;
4849 }
4850
4851 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4852 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4853
4854 /*
4855  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4856  */
4857 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4858                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4859 {
4860         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4861         int nid;
4862
4863         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4864                 return state->last_nid;
4865
4866         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4867         if (nid != -1) {
4868                 state->last_start = start_pfn;
4869                 state->last_end = end_pfn;
4870                 state->last_nid = nid;
4871         }
4872
4873         return nid;
4874 }
4875 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4876
4877 /**
4878  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4879  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4880  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4881  *
4882  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4883  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4884  * memblock_free_early_nid() manually.
4885  */
4886 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4887 {
4888         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4889         int i, this_nid;
4890
4891         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4892                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4893                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4894
4895                 if (start_pfn < end_pfn)
4896                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4897                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4898                                         this_nid);
4899         }
4900 }
4901
4902 /**
4903  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4904  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4905  *
4906  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4907  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4908  */
4909 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4910 {
4911         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4912         int i, this_nid;
4913
4914         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4915                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4916 }
4917
4918 /**
4919  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4920  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4921  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4922  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4923  *
4924  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4925  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4926  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4927  * PFNs will be 0.
4928  */
4929 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4930                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4931 {
4932         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4933         int i;
4934
4935         *start_pfn = -1UL;
4936         *end_pfn = 0;
4937
4938         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4939                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4940                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4941         }
4942
4943         if (*start_pfn == -1UL)
4944                 *start_pfn = 0;
4945 }
4946
4947 /*
4948  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4949  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4950  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4951  */
4952 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4953 {
4954         int zone_index;
4955         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4956                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4957                         continue;
4958
4959                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4960                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4961                         break;
4962         }
4963
4964         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4965         movable_zone = zone_index;
4966 }
4967
4968 /*
4969  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4970  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4971  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4972  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4973  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4974  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4975  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4976  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4977  */
4978 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4979                                         unsigned long zone_type,
4980                                         unsigned long node_start_pfn,
4981                                         unsigned long node_end_pfn,
4982                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4983                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4984 {
4985         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4986         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4987                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4988                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4989                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4990                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4991                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4992
4993                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4994                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4995                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4996         }
4997 }
4998
4999 /*
5000  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5001  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5002  */
5003 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5004                                         unsigned long zone_type,
5005                                         unsigned long node_start_pfn,
5006                                         unsigned long node_end_pfn,
5007                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5008                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5009                                         unsigned long *ignored)
5010 {
5011         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5012         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5013                 return 0;
5014
5015         /* Get the start and end of the zone */
5016         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5017         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5018         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5019                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5020                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5021
5022         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5023         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5024                 return 0;
5025
5026         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5027         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5028         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5029
5030         /* Return the spanned pages */
5031         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5032 }
5033
5034 /*
5035  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5036  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5037  */
5038 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5039                                 unsigned long range_start_pfn,
5040                                 unsigned long range_end_pfn)
5041 {
5042         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5043         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5044         int i;
5045
5046         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5047                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5048                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5049                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5050         }
5051         return nr_absent;
5052 }
5053
5054 /**
5055  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5056  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5057  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5058  *
5059  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5060  */
5061 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5062                                                         unsigned long end_pfn)
5063 {
5064         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5065 }
5066
5067 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5068 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5069                                         unsigned long zone_type,
5070                                         unsigned long node_start_pfn,
5071                                         unsigned long node_end_pfn,
5072                                         unsigned long *ignored)
5073 {
5074         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5075         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5076         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5077         unsigned long nr_absent;
5078
5079         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5080         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5081                 return 0;
5082
5083         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5084         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5085
5086         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5087                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5088                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5089         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5090
5091         /*
5092          * ZONE_MOVABLE handling.
5093          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5094          * and vice versa.
5095          */
5096         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5097                 if (mirrored_kernelcore) {
5098                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5099                         struct memblock_region *r;
5100
5101                         for_each_memblock(memory, r) {
5102                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5103                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5104                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5105                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5106
5107                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5108                                     memblock_is_mirror(r))
5109                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5110
5111                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5112                                     !memblock_is_mirror(r))
5113                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5114                         }
5115                 } else {
5116                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5117                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5118                 }
5119         }
5120
5121         return nr_absent;
5122 }
5123
5124 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5125 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5126                                         unsigned long zone_type,
5127                                         unsigned long node_start_pfn,
5128                                         unsigned long node_end_pfn,
5129                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5130                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5131                                         unsigned long *zones_size)
5132 {
5133         unsigned int zone;
5134
5135         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5136         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5137                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5138
5139         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5140
5141         return zones_size[zone_type];
5142 }
5143
5144 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5145                                                 unsigned long zone_type,
5146                                                 unsigned long node_start_pfn,
5147                                                 unsigned long node_end_pfn,
5148                                                 unsigned long *zholes_size)
5149 {
5150         if (!zholes_size)
5151                 return 0;
5152
5153         return zholes_size[zone_type];
5154 }
5155
5156 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5157
5158 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5159                                                 unsigned long node_start_pfn,
5160                                                 unsigned long node_end_pfn,
5161                                                 unsigned long *zones_size,
5162                                                 unsigned long *zholes_size)
5163 {
5164         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5165         enum zone_type i;
5166
5167         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5168                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5169                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5170                 unsigned long size, real_size;
5171
5172                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5173                                                   node_start_pfn,
5174                                                   node_end_pfn,
5175                                                   &zone_start_pfn,
5176                                                   &zone_end_pfn,
5177                                                   zones_size);
5178                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5179                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5180                                                   zholes_size);
5181                 if (size)
5182                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5183                 else
5184                         zone->zone_start_pfn = 0;
5185                 zone->spanned_pages = size;
5186                 zone->present_pages = real_size;
5187
5188                 totalpages += size;
5189                 realtotalpages += real_size;
5190         }
5191
5192         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5193         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5194         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5195                                                         realtotalpages);
5196 }
5197
5198 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5199 /*
5200  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5201  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5202  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5203  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5204  * bytes.
5205  */
5206 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5207 {
5208         unsigned long usemapsize;
5209
5210         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5211         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5212         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5213         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5214         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5215
5216         return usemapsize / 8;
5217 }
5218
5219 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5220                                 struct zone *zone,
5221                                 unsigned long zone_start_pfn,
5222                                 unsigned long zonesize)
5223 {
5224         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5225         zone->pageblock_flags = NULL;
5226         if (usemapsize)
5227                 zone->pageblock_flags =
5228                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5229                                                          pgdat->node_id);
5230 }
5231 #else
5232 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5233                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5234 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5235
5236 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5237
5238 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5239 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5240 {
5241         unsigned int order;
5242
5243         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5244         if (pageblock_order)
5245                 return;
5246
5247         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5248                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5249         else
5250                 order = MAX_ORDER - 1;
5251
5252         /*
5253          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5254          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5255          * powerpc.
5256          */
5257         pageblock_order = order;
5258 }
5259 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5260
5261 /*
5262  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5263  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5264  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5265  * the kernel config
5266  */
5267 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5268 {
5269 }
5270
5271 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5272
5273 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5274                                                    unsigned long present_pages)
5275 {
5276         unsigned long pages = spanned_pages;
5277
5278         /*
5279          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5280          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5281          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5282          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5283          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5284          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5285          */
5286         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5287             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5288                 pages = present_pages;
5289
5290         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5291 }
5292
5293 /*
5294  * Set up the zone data structures:
5295  *   - mark all pages reserved
5296  *   - mark all memory queues empty
5297  *   - clear the memory bitmaps
5298  *
5299  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5300  */
5301 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5302 {
5303         enum zone_type j;
5304         int nid = pgdat->node_id;
5305         int ret;
5306
5307         pgdat_resize_init(pgdat);
5308 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5309         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5310         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5311         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5312 #endif
5313 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5314         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5315         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5316         pgdat->split_queue_len = 0;
5317 #endif
5318         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5319         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5320         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5321
5322         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5323                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5324                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5325                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5326
5327                 size = zone->spanned_pages;
5328                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5329
5330                 /*
5331                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5332                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5333                  * and per-cpu initialisations
5334                  */
5335                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5336                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5337                         if (freesize >= memmap_pages) {
5338                                 freesize -= memmap_pages;
5339                                 if (memmap_pages)
5340                                         printk(KERN_DEBUG
5341                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5342                                                zone_names[j], memmap_pages);
5343                         } else
5344                                 printk(KERN_WARNING
5345                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5346                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5347                 }
5348
5349                 /* Account for reserved pages */
5350                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5351                         freesize -= dma_reserve;
5352                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5353                                         zone_names[0], dma_reserve);
5354                 }
5355
5356                 if (!is_highmem_idx(j))
5357                         nr_kernel_pages += freesize;
5358                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5359                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5360                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5361                 nr_all_pages += freesize;
5362
5363                 /*
5364                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5365                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5366                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5367                  */
5368                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5369 #ifdef CONFIG_NUMA
5370                 zone->node = nid;
5371                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5372                                                 / 100;
5373                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5374 #endif
5375                 zone->name = zone_names[j];
5376                 spin_lock_init(&zone->lock);
5377                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5378                 zone_seqlock_init(zone);
5379                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5380                 zone_pcp_init(zone);
5381
5382                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5383                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5384
5385                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5386                 if (!size)
5387                         continue;
5388
5389                 set_pageblock_order();
5390                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5391                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5392                 BUG_ON(ret);
5393                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5394         }
5395 }
5396
5397 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5398 {
5399         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5400         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5401
5402         /* Skip empty nodes */
5403         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5404                 return;
5405
5406 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5407         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5408         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5409         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5410         if (!pgdat->node_mem_map) {
5411                 unsigned long size, end;
5412                 struct page *map;
5413
5414                 /*
5415                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5416                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5417                  * for the buddy allocator to function correctly.
5418                  */
5419                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5420                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5421                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5422                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5423                 if (!map)
5424                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5425                                                                pgdat->node_id);
5426                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5427         }
5428 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5429         /*
5430          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5431          */
5432         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5433                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5434 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5435                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5436                         mem_map -= offset;
5437 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5438         }
5439 #endif
5440 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5441 }
5442
5443 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5444                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5445 {
5446         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5447         unsigned long start_pfn = 0;
5448         unsigned long end_pfn = 0;
5449
5450         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5451         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5452
5453         reset_deferred_meminit(pgdat);
5454         pgdat->node_id = nid;
5455         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5456 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5457         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5458         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5459                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5460                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5461 #else
5462         start_pfn = node_start_pfn;
5463 #endif
5464         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5465                                   zones_size, zholes_size);
5466
5467         alloc_node_mem_map(pgdat);
5468 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5469         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5470                 nid, (unsigned long)pgdat,
5471                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5472 #endif
5473
5474         free_area_init_core(pgdat);
5475 }
5476
5477 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5478
5479 #if MAX_NUMNODES > 1
5480 /*
5481  * Figure out the number of possible node ids.
5482  */
5483 void __init setup_nr_node_ids(void)
5484 {
5485         unsigned int highest;
5486
5487         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5488         nr_node_ids = highest + 1;
5489 }
5490 #endif
5491
5492 /**
5493  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5494  *
5495  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5496  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5497  * all the nodes.
5498  *
5499  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5500  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5501  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5502  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5503  *
5504  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5505  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5506  * populated node map.
5507  *
5508  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5509  * requirement (single node).
5510  */
5511 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5512 {
5513         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5514         unsigned long start, end, mask;
5515         int last_nid = -1;
5516         int i, nid;
5517
5518         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5519                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5520                         last_nid = nid;
5521                         last_end = end;
5522                         continue;
5523                 }
5524
5525                 /*
5526                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5527                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5528                  * too coarse to separate the current node from the last.
5529                  */
5530                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5531                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5532                         mask <<= 1;
5533
5534                 /* accumulate all internode masks */
5535                 accl_mask |= mask;
5536         }
5537
5538         /* convert mask to number of pages */
5539         return ~accl_mask + 1;
5540 }
5541
5542 /* Find the lowest pfn for a node */
5543 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5544 {
5545         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5546         unsigned long start_pfn;
5547         int i;
5548
5549         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5550                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5551
5552         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5553                 printk(KERN_WARNING
5554                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5555                 return 0;
5556         }
5557
5558         return min_pfn;
5559 }
5560
5561 /**
5562  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5563  *
5564  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5565  * memblock_set_node().
5566  */
5567 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5568 {
5569         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5570 }
5571
5572 /*
5573  * early_calculate_totalpages()
5574  * Sum pages in active regions for movable zone.
5575  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5576  */
5577 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5578 {
5579         unsigned long totalpages = 0;
5580         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5581         int i, nid;
5582
5583         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5584                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5585
5586                 totalpages += pages;
5587                 if (pages)
5588                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5589         }
5590         return totalpages;
5591 }
5592
5593 /*
5594  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5595  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5596  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5597  * others
5598  */
5599 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5600 {
5601         int i, nid;
5602         unsigned long usable_startpfn;
5603         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5604         /* save the state before borrow the nodemask */
5605         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5606         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5607         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5608         struct memblock_region *r;
5609
5610         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5611         find_usable_zone_for_movable();
5612
5613         /*
5614          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5615          * options.
5616          */
5617         if (movable_node_is_enabled()) {
5618                 for_each_memblock(memory, r) {
5619                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5620                                 continue;
5621
5622                         nid = r->nid;
5623
5624                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5625                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5626                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5627                                 usable_startpfn;
5628                 }
5629
5630                 goto out2;
5631         }
5632
5633         /*
5634          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5635          */
5636         if (mirrored_kernelcore) {
5637                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5638
5639                 for_each_memblock(memory, r) {
5640                         if (memblock_is_mirror(r))
5641                                 continue;
5642
5643                         nid = r->nid;
5644
5645                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5646
5647                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5648                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5649                                 continue;
5650                         }
5651
5652                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5653                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5654                                 usable_startpfn;
5655                 }
5656
5657                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5658                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5659
5660                 goto out2;
5661         }
5662
5663         /*
5664          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5665          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5666          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5667          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5668          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5669          * what movablecore would have allowed.
5670          */
5671         if (required_movablecore) {
5672                 unsigned long corepages;
5673
5674                 /*
5675                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5676                  * was requested by the user
5677                  */
5678                 required_movablecore =
5679                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5680                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5681                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5682
5683                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5684         }
5685
5686         /*
5687          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5688          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5689          */
5690         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5691                 goto out;
5692
5693         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5694         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5695
5696 restart:
5697         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5698         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5699         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5700                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5701
5702                 /*
5703                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5704                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5705                  * amount of memory for the kernel
5706                  */
5707                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5708                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5709
5710                 /*
5711                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5712                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5713                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5714                  */
5715                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5716
5717                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5718                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5719                         unsigned long size_pages;
5720
5721                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5722                         if (start_pfn >= end_pfn)
5723                                 continue;
5724
5725                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5726                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5727                                 unsigned long kernel_pages;
5728                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5729                                                                 - start_pfn;
5730
5731                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5732                                                         kernelcore_remaining);
5733                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5734                                                         required_kernelcore);
5735
5736                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5737                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5738
5739                                         /*
5740                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5741                                          * that if we have to rebalance
5742                                          * kernelcore across nodes, we will
5743                                          * not double account here
5744                                          */
5745                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5746                                         continue;
5747                                 }
5748                                 start_pfn = usable_startpfn;
5749                         }
5750
5751                         /*
5752                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5753                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5754                          * number of pages used as kernelcore
5755                          */
5756                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5757                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5758                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5759                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5760
5761                         /*
5762                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5763                          * break if the kernelcore for this node has been
5764                          * satisfied
5765                          */
5766                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5767                                                                 size_pages);
5768                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5769                         if (!kernelcore_remaining)
5770                                 break;
5771                 }
5772         }
5773
5774         /*
5775          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5776          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5777          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5778          * satisfied
5779          */
5780         usable_nodes--;
5781         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5782                 goto restart;
5783
5784 out2:
5785         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5786         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5787                 zone_movable_pfn[nid] =
5788                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5789
5790 out:
5791         /* restore the node_state */
5792         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5793 }
5794
5795 /* Any regular or high memory on that node ? */
5796 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5797 {
5798         enum zone_type zone_type;
5799
5800         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5801                 return;
5802
5803         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5804                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5805                 if (populated_zone(zone)) {
5806                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5807                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5808                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5809                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5810                         break;
5811                 }
5812         }
5813 }
5814
5815 /**
5816  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5817  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5818  *
5819  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5820  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5821  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5822  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5823  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5824  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5825  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5826  * at arch_max_dma_pfn.
5827  */
5828 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5829 {
5830         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5831         int i, nid;
5832
5833         /* Record where the zone boundaries are */
5834         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5835                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5836         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5837                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5838         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5839         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5840         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5841                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5842                         continue;
5843                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5844                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5845                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5846                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5847         }
5848         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5849         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5850
5851         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5852         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5853         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5854
5855         /* Print out the zone ranges */
5856         pr_info("Zone ranges:\n");
5857         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5858                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5859                         continue;
5860                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5861                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5862                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5863                         pr_cont("empty\n");
5864                 else
5865                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5866                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5867                                         << PAGE_SHIFT,
5868                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5869                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5870         }
5871
5872         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5873         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5874         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5875                 if (zone_movable_pfn[i])
5876                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5877                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5878         }
5879
5880         /* Print out the early node map */
5881         pr_info("Early memory node ranges\n");
5882         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5883                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5884                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5885                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5886
5887         /* Initialise every node */
5888         mminit_verify_pageflags_layout();
5889         setup_nr_node_ids();
5890         for_each_online_node(nid) {
5891                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5892                 free_area_init_node(nid, NULL,
5893                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5894
5895                 /* Any memory on that node */
5896                 if (pgdat->node_present_pages)
5897                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5898                 check_for_memory(pgdat, nid);
5899         }
5900 }
5901
5902 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5903 {
5904         unsigned long long coremem;
5905         if (!p)
5906                 return -EINVAL;
5907
5908         coremem = memparse(p, &p);
5909         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5910
5911         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5912         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5913
5914         return 0;
5915 }
5916
5917 /*
5918  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5919  * cannot be reclaimed or migrated.
5920  */
5921 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5922 {
5923         /* parse kernelcore=mirror */
5924         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
5925                 mirrored_kernelcore = true;
5926                 return 0;
5927         }
5928
5929         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5930 }
5931
5932 /*
5933  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5934  * can be reclaimed or migrated.
5935  */
5936 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5937 {
5938         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5939 }
5940
5941 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5942 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5943
5944 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5945
5946 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5947 {
5948         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5949         page_zone(page)->managed_pages += count;
5950         totalram_pages += count;
5951 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5952         if (PageHighMem(page))
5953                 totalhigh_pages += count;
5954 #endif
5955         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5956 }
5957 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5958
5959 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5960 {
5961         void *pos;
5962         unsigned long pages = 0;
5963
5964         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5965         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5966         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5967                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5968                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5969                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5970         }
5971
5972         if (pages && s)
5973                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5974                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5975
5976         return pages;
5977 }
5978 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5979
5980 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5981 void free_highmem_page(struct page *page)
5982 {
5983         __free_reserved_page(page);
5984         totalram_pages++;
5985         page_zone(page)->managed_pages++;
5986         totalhigh_pages++;
5987 }
5988 #endif
5989
5990
5991 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5992 {
5993         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5994         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5995
5996         physpages = get_num_physpages();
5997         codesize = _etext - _stext;
5998         datasize = _edata - _sdata;
5999         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6000         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6001         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6002         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6003
6004         /*
6005          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6006          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6007          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6008          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6009          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6010          */
6011 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6012         do { \
6013                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6014                         size -= adj; \
6015         } while (0)
6016
6017         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6018                      _sinittext, init_code_size);
6019         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6020         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6021         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6022         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6023
6024 #undef  adj_init_size
6025
6026         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6027                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6028                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6029 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6030                ", %luK highmem"
6031 #endif
6032                "%s%s)\n",
6033                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6034                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6035                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6036                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6037                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6038 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6039                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6040 #endif
6041                str ? ", " : "", str ? str : "");
6042 }
6043
6044 /**
6045  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6046  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6047  *
6048  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6049  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6050  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6051  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6052  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6053  * smaller per-cpu batchsize.
6054  */
6055 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6056 {
6057         dma_reserve = new_dma_reserve;
6058 }
6059
6060 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6061 {
6062         free_area_init_node(0, zones_size,
6063                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6064 }
6065
6066 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6067                                  unsigned long action, void *hcpu)
6068 {
6069         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6070
6071         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6072                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6073                 drain_pages(cpu);
6074
6075                 /*
6076                  * Spill the event counters of the dead processor
6077                  * into the current processors event counters.
6078                  * This artificially elevates the count of the current
6079                  * processor.
6080                  */
6081                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6082
6083                 /*
6084                  * Zero the differential counters of the dead processor
6085                  * so that the vm statistics are consistent.
6086                  *
6087                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6088                  * race with what we are doing.
6089                  */
6090                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6091         }
6092         return NOTIFY_OK;
6093 }
6094
6095 void __init page_alloc_init(void)
6096 {
6097         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6098 }
6099
6100 /*
6101  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6102  *      or min_free_kbytes changes.
6103  */
6104 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6105 {
6106         struct pglist_data *pgdat;
6107         unsigned long reserve_pages = 0;
6108         enum zone_type i, j;
6109
6110         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6111                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6112                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6113                         long max = 0;
6114
6115                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6116                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6117                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6118                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6119                         }
6120
6121                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6122                         max += high_wmark_pages(zone);
6123
6124                         if (max > zone->managed_pages)
6125                                 max = zone->managed_pages;
6126
6127                         zone->totalreserve_pages = max;
6128
6129                         reserve_pages += max;
6130                 }
6131         }
6132         totalreserve_pages = reserve_pages;
6133 }
6134
6135 /*
6136  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6137  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6138  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6139  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6140  */
6141 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6142 {
6143         struct pglist_data *pgdat;
6144         enum zone_type j, idx;
6145
6146         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6147                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6148                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6149                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6150
6151                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6152
6153                         idx = j;
6154                         while (idx) {
6155                                 struct zone *lower_zone;
6156
6157                                 idx--;
6158
6159                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6160                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6161
6162                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6163                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6164                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6165                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6166                         }
6167                 }
6168         }
6169
6170         /* update totalreserve_pages */
6171         calculate_totalreserve_pages();
6172 }
6173
6174 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6175 {
6176         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6177         unsigned long lowmem_pages = 0;
6178         struct zone *zone;
6179         unsigned long flags;
6180
6181         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6182         for_each_zone(zone) {
6183                 if (!is_highmem(zone))
6184                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6185         }
6186
6187         for_each_zone(zone) {
6188                 u64 tmp;
6189
6190                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6191                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6192                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6193                 if (is_highmem(zone)) {
6194                         /*
6195                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6196                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6197                          * value here.
6198                          *
6199                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6200                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6201                          * not be capped for highmem.
6202                          */
6203                         unsigned long min_pages;
6204
6205                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6206                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6207                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6208                 } else {
6209                         /*
6210                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6211                          * proportionate to the zone's size.
6212                          */
6213                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6214                 }
6215
6216                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6217                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6218
6219                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6220                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6221                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6222
6223                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6224         }
6225
6226         /* update totalreserve_pages */
6227         calculate_totalreserve_pages();
6228 }
6229
6230 /**
6231  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6232  * or when memory is hot-{added|removed}
6233  *
6234  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6235  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6236  */
6237 void setup_per_zone_wmarks(void)
6238 {
6239         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6240         __setup_per_zone_wmarks();
6241         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6242 }
6243
6244 /*
6245  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6246  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6247  * to be referenced again before it is swapped out.
6248  *
6249  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6250  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6251  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6252  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6253  *
6254  * total     target    max
6255  * memory    ratio     inactive anon
6256  * -------------------------------------
6257  *   10MB       1         5MB
6258  *  100MB       1        50MB
6259  *    1GB       3       250MB
6260  *   10GB      10       0.9GB
6261  *  100GB      31         3GB
6262  *    1TB     101        10GB
6263  *   10TB     320        32GB
6264  */
6265 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6266 {
6267         unsigned int gb, ratio;
6268
6269         /* Zone size in gigabytes */
6270         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6271         if (gb)
6272                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6273         else
6274                 ratio = 1;
6275
6276         zone->inactive_ratio = ratio;
6277 }
6278
6279 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6280 {
6281         struct zone *zone;
6282
6283         for_each_zone(zone)
6284                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6285 }
6286
6287 /*
6288  * Initialise min_free_kbytes.
6289  *
6290  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6291  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6292  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6293  *
6294  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6295  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6296  *
6297  * which yields
6298  *
6299  * 16MB:        512k
6300  * 32MB:        724k
6301  * 64MB:        1024k
6302  * 128MB:       1448k
6303  * 256MB:       2048k
6304  * 512MB:       2896k
6305  * 1024MB:      4096k
6306  * 2048MB:      5792k
6307  * 4096MB:      8192k
6308  * 8192MB:      11584k
6309  * 16384MB:     16384k
6310  */
6311 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6312 {
6313         unsigned long lowmem_kbytes;
6314         int new_min_free_kbytes;
6315
6316         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6317         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6318
6319         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6320                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6321                 if (min_free_kbytes < 128)
6322                         min_free_kbytes = 128;
6323                 if (min_free_kbytes > 65536)
6324                         min_free_kbytes = 65536;
6325         } else {
6326                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6327                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6328         }
6329         setup_per_zone_wmarks();
6330         refresh_zone_stat_thresholds();
6331         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6332         setup_per_zone_inactive_ratio();
6333         return 0;
6334 }
6335 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6336
6337 /*
6338  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6339  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6340  *      changes.
6341  */
6342 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6343         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6344 {
6345         int rc;
6346
6347         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6348         if (rc)
6349                 return rc;
6350
6351         if (write) {
6352                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6353                 setup_per_zone_wmarks();
6354         }
6355         return 0;
6356 }
6357
6358 #ifdef CONFIG_NUMA
6359 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6360         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6361 {
6362         struct zone *zone;
6363         int rc;
6364
6365         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6366         if (rc)
6367                 return rc;
6368
6369         for_each_zone(zone)
6370                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6371                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6372         return 0;
6373 }
6374
6375 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6376         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6377 {
6378         struct zone *zone;
6379         int rc;
6380
6381         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6382         if (rc)
6383                 return rc;
6384
6385         for_each_zone(zone)
6386                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6387                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6388         return 0;
6389 }
6390 #endif
6391
6392 /*
6393  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6394  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6395  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6396  *
6397  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6398  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6399  * if in function of the boot time zone sizes.
6400  */
6401 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6402         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6403 {
6404         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6405         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6406         return 0;
6407 }
6408
6409 /*
6410  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6411  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6412  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6413  */
6414 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6415         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6416 {
6417         struct zone *zone;
6418         int old_percpu_pagelist_fraction;
6419         int ret;
6420
6421         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6422         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6423
6424         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6425         if (!write || ret < 0)
6426                 goto out;
6427
6428         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6429         if (percpu_pagelist_fraction &&
6430             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6431                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6432                 ret = -EINVAL;
6433                 goto out;
6434         }
6435
6436         /* No change? */
6437         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6438                 goto out;
6439
6440         for_each_populated_zone(zone) {
6441                 unsigned int cpu;
6442
6443                 for_each_possible_cpu(cpu)
6444                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6445                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6446         }
6447 out:
6448         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6449         return ret;
6450 }
6451
6452 #ifdef CONFIG_NUMA
6453 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6454
6455 static int __init set_hashdist(char *str)
6456 {
6457         if (!str)
6458                 return 0;
6459         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6460         return 1;
6461 }
6462 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6463 #endif
6464
6465 /*
6466  * allocate a large system hash table from bootmem
6467  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6468  *   quantity of entries
6469  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6470  */
6471 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6472                                      unsigned long bucketsize,
6473                                      unsigned long numentries,
6474                                      int scale,
6475                                      int flags,
6476                                      unsigned int *_hash_shift,
6477                                      unsigned int *_hash_mask,
6478                                      unsigned long low_limit,
6479                                      unsigned long high_limit)
6480 {
6481         unsigned long long max = high_limit;
6482         unsigned long log2qty, size;
6483         void *table = NULL;
6484
6485         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6486         if (!numentries) {
6487                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6488                 numentries = nr_kernel_pages;
6489
6490                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6491                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6492                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6493
6494                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6495                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6496                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6497                 else
6498                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6499
6500                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6501                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6502                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6503                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6504                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6505                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6506                                 BUG_ON(!numentries);
6507                         }
6508                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6509                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6510         }
6511         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6512
6513         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6514         if (max == 0) {
6515                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6516                 do_div(max, bucketsize);
6517         }
6518         max = min(max, 0x80000000ULL);
6519
6520         if (numentries < low_limit)
6521                 numentries = low_limit;
6522         if (numentries > max)
6523                 numentries = max;
6524
6525         log2qty = ilog2(numentries);
6526
6527         do {
6528                 size = bucketsize << log2qty;
6529                 if (flags & HASH_EARLY)
6530                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6531                 else if (hashdist)
6532                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6533                 else {
6534                         /*
6535                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6536                          * some pages at the end of hash table which
6537                          * alloc_pages_exact() automatically does
6538                          */
6539                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6540                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6541                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6542                         }
6543                 }
6544         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6545
6546         if (!table)
6547                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6548
6549         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6550                tablename,
6551                (1UL << log2qty),
6552                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6553                size);
6554
6555         if (_hash_shift)
6556                 *_hash_shift = log2qty;
6557         if (_hash_mask)
6558                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6559
6560         return table;
6561 }
6562
6563 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6564 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6565                                                         unsigned long pfn)
6566 {
6567 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6568         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6569 #else
6570         return zone->pageblock_flags;
6571 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6572 }
6573
6574 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6575 {
6576 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6577         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6578         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6579 #else
6580         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6581         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6582 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6583 }
6584
6585 /**
6586  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6587  * @page: The page within the block of interest
6588  * @pfn: The target page frame number
6589  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6590  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6591  *
6592  * Return: pageblock_bits flags
6593  */
6594 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6595                                         unsigned long end_bitidx,
6596                                         unsigned long mask)
6597 {
6598         struct zone *zone;
6599         unsigned long *bitmap;
6600         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6601         unsigned long word;
6602
6603         zone = page_zone(page);
6604         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6605         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6606         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6607         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6608
6609         word = bitmap[word_bitidx];
6610         bitidx += end_bitidx;
6611         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6612 }
6613
6614 /**
6615  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6616  * @page: The page within the block of interest
6617  * @flags: The flags to set
6618  * @pfn: The target page frame number
6619  * @end_bitidx: The last bit of interest
6620  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6621  */
6622 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6623                                         unsigned long pfn,
6624                                         unsigned long end_bitidx,
6625                                         unsigned long mask)
6626 {
6627         struct zone *zone;
6628         unsigned long *bitmap;
6629         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6630         unsigned long old_word, word;
6631
6632         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6633
6634         zone = page_zone(page);
6635         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6636         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6637         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6638         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6639
6640         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6641
6642         bitidx += end_bitidx;
6643         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6644         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6645
6646         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6647         for (;;) {
6648                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6649                 if (word == old_word)
6650                         break;
6651                 word = old_word;
6652         }
6653 }
6654
6655 /*
6656  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6657  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6658  *
6659  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6660  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6661  * expect this function should be exact.
6662  */
6663 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6664                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6665 {
6666         unsigned long pfn, iter, found;
6667         int mt;
6668
6669         /*
6670          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6671          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6672          */
6673         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6674                 return false;
6675         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6676         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6677                 return false;
6678
6679         pfn = page_to_pfn(page);
6680         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6681                 unsigned long check = pfn + iter;
6682
6683                 if (!pfn_valid_within(check))
6684                         continue;
6685
6686                 page = pfn_to_page(check);
6687
6688                 /*
6689                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6690                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6691                  * handle each tail page individually in migration.
6692                  */
6693                 if (PageHuge(page)) {
6694                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6695                         continue;
6696                 }
6697
6698                 /*
6699                  * We can't use page_count without pin a page
6700                  * because another CPU can free compound page.
6701                  * This check already skips compound tails of THP
6702                  * because their page->_count is zero at all time.
6703                  */
6704                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6705                         if (PageBuddy(page))
6706                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6707                         continue;
6708                 }
6709
6710                 /*
6711                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6712                  * page_count() is not 0.
6713                  */
6714                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6715                         continue;
6716
6717                 if (!PageLRU(page))
6718                         found++;
6719                 /*
6720                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6721                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6722                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6723                  */
6724                 /*
6725                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6726                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6727                  *
6728                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6729                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6730                  * page at boot.
6731                  */
6732                 if (found > count)
6733                         return true;
6734         }
6735         return false;
6736 }
6737
6738 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6739 {
6740         struct zone *zone;
6741         unsigned long pfn;
6742
6743         /*
6744          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6745          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6746          * the zone but still within the section.
6747          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6748          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6749          */
6750         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6751                 return false;
6752
6753         zone = page_zone(page);
6754         pfn = page_to_pfn(page);
6755         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6756                 return false;
6757
6758         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6759 }
6760
6761 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6762
6763 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6764 {
6765         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6766                              pageblock_nr_pages) - 1);
6767 }
6768
6769 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6770 {
6771         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6772                                 pageblock_nr_pages));
6773 }
6774
6775 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6776 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6777                                         unsigned long start, unsigned long end)
6778 {
6779         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6780         unsigned long nr_reclaimed;
6781         unsigned long pfn = start;
6782         unsigned int tries = 0;
6783         int ret = 0;
6784
6785         migrate_prep();
6786
6787         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6788                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6789                         ret = -EINTR;
6790                         break;
6791                 }
6792
6793                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6794                         cc->nr_migratepages = 0;
6795                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6796                         if (!pfn) {
6797                                 ret = -EINTR;
6798                                 break;
6799                         }
6800                         tries = 0;
6801                 } else if (++tries == 5) {
6802                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6803                         break;
6804                 }
6805
6806                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6807                                                         &cc->migratepages);
6808                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6809
6810                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6811                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6812         }
6813         if (ret < 0) {
6814                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6815                 return ret;
6816         }
6817         return 0;
6818 }
6819
6820 /**
6821  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6822  * @start:      start PFN to allocate
6823  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6824  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6825  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6826  *                      in range must have the same migratetype and it must
6827  *                      be either of the two.
6828  *
6829  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6830  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6831  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6832  * pages fall in.
6833  *
6834  * The PFN range must belong to a single zone.
6835  *
6836  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6837  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6838  * need to be freed with free_contig_range().
6839  */
6840 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6841                        unsigned migratetype)
6842 {
6843         unsigned long outer_start, outer_end;
6844         unsigned int order;
6845         int ret = 0;
6846
6847         struct compact_control cc = {
6848                 .nr_migratepages = 0,
6849                 .order = -1,
6850                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6851                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6852                 .ignore_skip_hint = true,
6853         };
6854         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6855
6856         /*
6857          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6858          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6859          * have different sizes, and due to the way page allocator
6860          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6861          * that page allocator won't try to merge buddies from
6862          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6863          * other migration type.
6864          *
6865          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6866          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6867          * we are interested in).  This will put all the pages in
6868          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6869          *
6870          * When this is done, we take the pages in range from page
6871          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6872          * page allocator will never consider using them.
6873          *
6874          * This lets us mark the pageblocks back as
6875          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6876          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6877          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6878          */
6879
6880         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6881                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6882                                        false);
6883         if (ret)
6884                 return ret;
6885
6886         /*
6887          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
6888          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
6889          */
6890         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6891         if (ret && ret != -EBUSY)
6892                 goto done;
6893
6894         /*
6895          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6896          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6897          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6898          * What we are going to do is to allocate all pages from
6899          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6900          *
6901          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6902          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6903          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6904          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6905          * once this is done free the pages we are not interested in.
6906          *
6907          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6908          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6909          */
6910
6911         lru_add_drain_all();
6912         drain_all_pages(cc.zone);
6913
6914         order = 0;
6915         outer_start = start;
6916         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6917                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6918                         outer_start = start;
6919                         break;
6920                 }
6921                 outer_start &= ~0UL << order;
6922         }
6923
6924         if (outer_start != start) {
6925                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
6926
6927                 /*
6928                  * outer_start page could be small order buddy page and
6929                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
6930                  * in this case to report failed page properly
6931                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
6932                  */
6933                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
6934                         outer_start = start;
6935         }
6936
6937         /* Make sure the range is really isolated. */
6938         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6939                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6940                         __func__, outer_start, end);
6941                 ret = -EBUSY;
6942                 goto done;
6943         }
6944
6945         /* Grab isolated pages from freelists. */
6946         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6947         if (!outer_end) {
6948                 ret = -EBUSY;
6949                 goto done;
6950         }
6951
6952         /* Free head and tail (if any) */
6953         if (start != outer_start)
6954                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6955         if (end != outer_end)
6956                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6957
6958 done:
6959         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6960                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6961         return ret;
6962 }
6963
6964 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6965 {
6966         unsigned int count = 0;
6967
6968         for (; nr_pages--; pfn++) {
6969                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6970
6971                 count += page_count(page) != 1;
6972                 __free_page(page);
6973         }
6974         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6975 }
6976 #endif
6977
6978 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6979 /*
6980  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6981  * page high values need to be recalulated.
6982  */
6983 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6984 {
6985         unsigned cpu;
6986         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6987         for_each_possible_cpu(cpu)
6988                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6989                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6990         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6991 }
6992 #endif
6993
6994 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6995 {
6996         unsigned long flags;
6997         int cpu;
6998         struct per_cpu_pageset *pset;
6999
7000         /* avoid races with drain_pages()  */
7001         local_irq_save(flags);
7002         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7003                 for_each_online_cpu(cpu) {
7004                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7005                         drain_zonestat(zone, pset);
7006                 }
7007                 free_percpu(zone->pageset);
7008                 zone->pageset = &boot_pageset;
7009         }
7010         local_irq_restore(flags);
7011 }
7012
7013 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7014 /*
7015  * All pages in the range must be isolated before calling this.
7016  */
7017 void
7018 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7019 {
7020         struct page *page;
7021         struct zone *zone;
7022         unsigned int order, i;
7023         unsigned long pfn;
7024         unsigned long flags;
7025         /* find the first valid pfn */
7026         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7027                 if (pfn_valid(pfn))
7028                         break;
7029         if (pfn == end_pfn)
7030                 return;
7031         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7032         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7033         pfn = start_pfn;
7034         while (pfn < end_pfn) {
7035                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7036                         pfn++;
7037                         continue;
7038                 }
7039                 page = pfn_to_page(pfn);
7040                 /*
7041                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7042                  * page_count() is not 0.
7043                  */
7044                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7045                         pfn++;
7046                         SetPageReserved(page);
7047                         continue;
7048                 }
7049
7050                 BUG_ON(page_count(page));
7051                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7052                 order = page_order(page);
7053 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7054                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7055                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7056 #endif
7057                 list_del(&page->lru);
7058                 rmv_page_order(page);
7059                 zone->free_area[order].nr_free--;
7060                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7061                         SetPageReserved((page+i));
7062                 pfn += (1 << order);
7063         }
7064         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7065 }
7066 #endif
7067
7068 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7069 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7070 {
7071         struct zone *zone = page_zone(page);
7072         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7073         unsigned long flags;
7074         unsigned int order;
7075
7076         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7077         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7078                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7079
7080                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7081                         break;
7082         }
7083         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7084
7085         return order < MAX_ORDER;
7086 }
7087 #endif