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