GNU Linux-libre 4.9.301-gnu1
[releases.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67 #include <linux/khugepaged.h>
68
69 #include <asm/sections.h>
70 #include <asm/tlbflush.h>
71 #include <asm/div64.h>
72 #include "internal.h"
73
74 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
75 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
76 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
77
78 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
79 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
81 #endif
82
83 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
84 /*
85  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
86  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
87  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
88  * defined in <linux/topology.h>.
89  */
90 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
91 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
92 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
93 #endif
94
95 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
96 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
97 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
98 #endif
99
100 /*
101  * Array of node states.
102  */
103 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
104         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
105         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
106 #ifndef CONFIG_NUMA
107         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
108 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
109         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
110 #endif
111 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
112         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
113 #endif
114         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
115 #endif  /* NUMA */
116 };
117 EXPORT_SYMBOL(node_states);
118
119 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
120 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
121
122 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
123 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
124 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
125
126 int percpu_pagelist_fraction;
127 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
128
129 /*
130  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
131  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
132  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
133  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
134  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
135  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
136  */
137 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
138 {
139         return page->index;
140 }
141
142 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
143 {
144         page->index = migratetype;
145 }
146
147 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
148 /*
149  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
150  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
151  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
152  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
153  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
154  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
155  */
156
157 static gfp_t saved_gfp_mask;
158
159 void pm_restore_gfp_mask(void)
160 {
161         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
162         if (saved_gfp_mask) {
163                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
164                 saved_gfp_mask = 0;
165         }
166 }
167
168 void pm_restrict_gfp_mask(void)
169 {
170         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
171         WARN_ON(saved_gfp_mask);
172         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
173         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
174 }
175
176 bool pm_suspended_storage(void)
177 {
178         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
179                 return false;
180         return true;
181 }
182 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
183
184 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
185 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
186 #endif
187
188 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
189
190 /*
191  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
192  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
193  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
194  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
195  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
196  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
197  *
198  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
199  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
200  */
201 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
202 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
203          256,
204 #endif
205 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
206          256,
207 #endif
208 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
209          32,
210 #endif
211          32,
212 };
213
214 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
215
216 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
217 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
218          "DMA",
219 #endif
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
221          "DMA32",
222 #endif
223          "Normal",
224 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
225          "HighMem",
226 #endif
227          "Movable",
228 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
229          "Device",
230 #endif
231 };
232
233 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
234         "Unmovable",
235         "Movable",
236         "Reclaimable",
237         "HighAtomic",
238 #ifdef CONFIG_CMA
239         "CMA",
240 #endif
241 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
242         "Isolate",
243 #endif
244 };
245
246 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
247         NULL,
248         free_compound_page,
249 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
250         free_huge_page,
251 #endif
252 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
253         free_transhuge_page,
254 #endif
255 };
256
257 int min_free_kbytes = 1024;
258 int user_min_free_kbytes = -1;
259 int watermark_scale_factor = 10;
260
261 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
262 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
263 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
264
265 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
266 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
267 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
268 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
269 static unsigned long __initdata required_movablecore;
270 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
271 static bool mirrored_kernelcore;
272
273 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
274 int movable_zone;
275 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
276 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
277
278 #if MAX_NUMNODES > 1
279 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
280 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
281 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
282 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
283 #endif
284
285 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
286
287 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
288
289 /*
290  * Determine how many pages need to be initialized durig early boot
291  * (non-deferred initialization).
292  * The value of first_deferred_pfn will be set later, once non-deferred pages
293  * are initialized, but for now set it ULONG_MAX.
294  */
295 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
296 {
297         phys_addr_t start_addr, end_addr;
298         unsigned long max_pgcnt;
299         unsigned long reserved;
300
301         /*
302          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
303          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
304          */
305         max_pgcnt = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
306                         (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
307
308         /*
309          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
310          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
311          * memory to boot.
312          */
313         start_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn);
314         end_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn + max_pgcnt);
315         reserved = memblock_reserved_memory_within(start_addr, end_addr);
316         max_pgcnt += PHYS_PFN(reserved);
317
318         pgdat->static_init_pgcnt = min(max_pgcnt, pgdat->node_spanned_pages);
319         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
320 }
321
322 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
323 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
324 {
325         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
326
327         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
328                 return true;
329
330         return false;
331 }
332
333 /*
334  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
335  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
336  */
337 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
338                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
339                                 unsigned long *nr_initialised)
340 {
341         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
342         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
343                 return true;
344         (*nr_initialised)++;
345         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_pgcnt) &&
346             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
347                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
348                 return false;
349         }
350
351         return true;
352 }
353 #else
354 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
355 {
356 }
357
358 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
359 {
360         return false;
361 }
362
363 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
364                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
365                                 unsigned long *nr_initialised)
366 {
367         return true;
368 }
369 #endif
370
371 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
372 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
373                                                         unsigned long pfn)
374 {
375 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
376         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
377 #else
378         return page_zone(page)->pageblock_flags;
379 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
380 }
381
382 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
383 {
384 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
385         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
386         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
387 #else
388         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
389         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
390 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
391 }
392
393 /**
394  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
395  * @page: The page within the block of interest
396  * @pfn: The target page frame number
397  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
398  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
399  *
400  * Return: pageblock_bits flags
401  */
402 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
403                                         unsigned long pfn,
404                                         unsigned long end_bitidx,
405                                         unsigned long mask)
406 {
407         unsigned long *bitmap;
408         unsigned long bitidx, word_bitidx;
409         unsigned long word;
410
411         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
412         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
413         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
414         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
415
416         word = bitmap[word_bitidx];
417         bitidx += end_bitidx;
418         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
419 }
420
421 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
422                                         unsigned long end_bitidx,
423                                         unsigned long mask)
424 {
425         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
426 }
427
428 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
429 {
430         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
431 }
432
433 /**
434  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
435  * @page: The page within the block of interest
436  * @flags: The flags to set
437  * @pfn: The target page frame number
438  * @end_bitidx: The last bit of interest
439  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
440  */
441 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
442                                         unsigned long pfn,
443                                         unsigned long end_bitidx,
444                                         unsigned long mask)
445 {
446         unsigned long *bitmap;
447         unsigned long bitidx, word_bitidx;
448         unsigned long old_word, word;
449
450         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
451
452         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
453         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
454         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
455         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
456
457         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
458
459         bitidx += end_bitidx;
460         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
461         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
462
463         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
464         for (;;) {
465                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
466                 if (word == old_word)
467                         break;
468                 word = old_word;
469         }
470 }
471
472 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
473 {
474         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
475                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
476                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
477
478         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
479                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
480 }
481
482 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
483 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
484 {
485         int ret = 0;
486         unsigned seq;
487         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
488         unsigned long sp, start_pfn;
489
490         do {
491                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
492                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
493                 sp = zone->spanned_pages;
494                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
495                         ret = 1;
496         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
497
498         if (ret)
499                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
500                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
501                         start_pfn, start_pfn + sp);
502
503         return ret;
504 }
505
506 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
507 {
508         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
509                 return 0;
510         if (zone != page_zone(page))
511                 return 0;
512
513         return 1;
514 }
515 /*
516  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
517  */
518 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
519 {
520         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
521                 return 1;
522         if (!page_is_consistent(zone, page))
523                 return 1;
524
525         return 0;
526 }
527 #else
528 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
529 {
530         return 0;
531 }
532 #endif
533
534 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
535                 unsigned long bad_flags)
536 {
537         static unsigned long resume;
538         static unsigned long nr_shown;
539         static unsigned long nr_unshown;
540
541         /*
542          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
543          * or allow a steady drip of one report per second.
544          */
545         if (nr_shown == 60) {
546                 if (time_before(jiffies, resume)) {
547                         nr_unshown++;
548                         goto out;
549                 }
550                 if (nr_unshown) {
551                         pr_alert(
552                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
553                                 nr_unshown);
554                         nr_unshown = 0;
555                 }
556                 nr_shown = 0;
557         }
558         if (nr_shown++ == 0)
559                 resume = jiffies + 60 * HZ;
560
561         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
562                 current->comm, page_to_pfn(page));
563         __dump_page(page, reason);
564         bad_flags &= page->flags;
565         if (bad_flags)
566                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
567                                                 bad_flags, &bad_flags);
568         dump_page_owner(page);
569
570         print_modules();
571         dump_stack();
572 out:
573         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
574         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
575         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
576 }
577
578 /*
579  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
580  *
581  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
582  *
583  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
584  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
585  *
586  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
587  * page destructors. See compound_page_dtors.
588  *
589  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
590  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
591  */
592
593 void free_compound_page(struct page *page)
594 {
595         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
596 }
597
598 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
599 {
600         int i;
601         int nr_pages = 1 << order;
602
603         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
604         set_compound_order(page, order);
605         __SetPageHead(page);
606         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
607                 struct page *p = page + i;
608                 set_page_count(p, 0);
609                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
610                 set_compound_head(p, page);
611         }
612         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
613 }
614
615 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
616 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
617 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
618                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
619 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
620 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
621
622 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
623 {
624         if (!buf)
625                 return -EINVAL;
626         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
627 }
628 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
629
630 static bool need_debug_guardpage(void)
631 {
632         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
633         if (!debug_pagealloc_enabled())
634                 return false;
635
636         if (!debug_guardpage_minorder())
637                 return false;
638
639         return true;
640 }
641
642 static void init_debug_guardpage(void)
643 {
644         if (!debug_pagealloc_enabled())
645                 return;
646
647         if (!debug_guardpage_minorder())
648                 return;
649
650         _debug_guardpage_enabled = true;
651 }
652
653 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
654         .need = need_debug_guardpage,
655         .init = init_debug_guardpage,
656 };
657
658 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
659 {
660         unsigned long res;
661
662         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
663                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
664                 return 0;
665         }
666         _debug_guardpage_minorder = res;
667         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
668         return 0;
669 }
670 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
671
672 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
673                                 unsigned int order, int migratetype)
674 {
675         struct page_ext *page_ext;
676
677         if (!debug_guardpage_enabled())
678                 return false;
679
680         if (order >= debug_guardpage_minorder())
681                 return false;
682
683         page_ext = lookup_page_ext(page);
684         if (unlikely(!page_ext))
685                 return false;
686
687         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
688
689         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
690         set_page_private(page, order);
691         /* Guard pages are not available for any usage */
692         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
693
694         return true;
695 }
696
697 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
698                                 unsigned int order, int migratetype)
699 {
700         struct page_ext *page_ext;
701
702         if (!debug_guardpage_enabled())
703                 return;
704
705         page_ext = lookup_page_ext(page);
706         if (unlikely(!page_ext))
707                 return;
708
709         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
710
711         set_page_private(page, 0);
712         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
713                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
714 }
715 #else
716 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
717 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
718                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
719 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
720                                 unsigned int order, int migratetype) {}
721 #endif
722
723 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
724 {
725         set_page_private(page, order);
726         __SetPageBuddy(page);
727 }
728
729 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
730 {
731         __ClearPageBuddy(page);
732         set_page_private(page, 0);
733 }
734
735 /*
736  * This function checks whether a page is free && is the buddy
737  * we can do coalesce a page and its buddy if
738  * (a) the buddy is not in a hole &&
739  * (b) the buddy is in the buddy system &&
740  * (c) a page and its buddy have the same order &&
741  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
742  *
743  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
744  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
745  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
746  * serialized by zone->lock.
747  *
748  * For recording page's order, we use page_private(page).
749  */
750 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
751                                                         unsigned int order)
752 {
753         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
754                 return 0;
755
756         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
757                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
758                         return 0;
759
760                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
761
762                 return 1;
763         }
764
765         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
766                 /*
767                  * zone check is done late to avoid uselessly
768                  * calculating zone/node ids for pages that could
769                  * never merge.
770                  */
771                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
772                         return 0;
773
774                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
775
776                 return 1;
777         }
778         return 0;
779 }
780
781 /*
782  * Freeing function for a buddy system allocator.
783  *
784  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
785  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
786  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
787  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
788  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
789  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
790  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
791  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
792  * parts of the VM system.
793  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
794  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
795  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
796  * field.
797  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
798  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
799  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
800  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
801  * triggers coalescing into a block of larger size.
802  *
803  * -- nyc
804  */
805
806 static inline void __free_one_page(struct page *page,
807                 unsigned long pfn,
808                 struct zone *zone, unsigned int order,
809                 int migratetype)
810 {
811         unsigned long page_idx;
812         unsigned long combined_idx;
813         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
814         struct page *buddy;
815         unsigned int max_order;
816
817         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER - 1, pageblock_order);
818
819         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
820         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
821
822         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
823         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
824                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
825
826         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
827
828         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
829         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
830
831 continue_merging:
832         while (order < max_order) {
833                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
834                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
835                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
836                         goto done_merging;
837                 /*
838                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
839                  * merge with it and move up one order.
840                  */
841                 if (page_is_guard(buddy)) {
842                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
843                 } else {
844                         list_del(&buddy->lru);
845                         zone->free_area[order].nr_free--;
846                         rmv_page_order(buddy);
847                 }
848                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
849                 page = page + (combined_idx - page_idx);
850                 page_idx = combined_idx;
851                 order++;
852         }
853         if (order < MAX_ORDER - 1) {
854                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
855                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
856                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
857                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
858                  *
859                  * We don't want to hit this code for the more frequent
860                  * low-order merging.
861                  */
862                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
863                         int buddy_mt;
864
865                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
866                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
867                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
868
869                         if (migratetype != buddy_mt
870                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
871                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
872                                 goto done_merging;
873                 }
874                 max_order = order + 1;
875                 goto continue_merging;
876         }
877
878 done_merging:
879         set_page_order(page, order);
880
881         /*
882          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
883          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
884          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
885          * that is happening, add the free page to the tail of the list
886          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
887          * as a higher order page
888          */
889         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
890                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
891                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
892                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
893                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
894                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
895                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
896                         list_add_tail(&page->lru,
897                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
898                         goto out;
899                 }
900         }
901
902         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
903 out:
904         zone->free_area[order].nr_free++;
905 }
906
907 /*
908  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
909  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
910  * check if necessary.
911  */
912 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
913                                         unsigned long check_flags)
914 {
915         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
916                 return false;
917
918         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
919                         page_ref_count(page) |
920 #ifdef CONFIG_MEMCG
921                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
922 #endif
923                         (page->flags & check_flags)))
924                 return false;
925
926         return true;
927 }
928
929 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
930 {
931         const char *bad_reason;
932         unsigned long bad_flags;
933
934         bad_reason = NULL;
935         bad_flags = 0;
936
937         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
938                 bad_reason = "nonzero mapcount";
939         if (unlikely(page->mapping != NULL))
940                 bad_reason = "non-NULL mapping";
941         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
942                 bad_reason = "nonzero _refcount";
943         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
944                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
945                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
946         }
947 #ifdef CONFIG_MEMCG
948         if (unlikely(page->mem_cgroup))
949                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
950 #endif
951         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
952 }
953
954 static inline int free_pages_check(struct page *page)
955 {
956         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
957                 return 0;
958
959         /* Something has gone sideways, find it */
960         free_pages_check_bad(page);
961         return 1;
962 }
963
964 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
965 {
966         int ret = 1;
967
968         /*
969          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
970          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
971          */
972         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
973
974         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
975                 ret = 0;
976                 goto out;
977         }
978         switch (page - head_page) {
979         case 1:
980                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
981                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
982                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
983                         goto out;
984                 }
985                 break;
986         case 2:
987                 /*
988                  * the second tail page: ->mapping is
989                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
990                  */
991                 break;
992         default:
993                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
994                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
995                         goto out;
996                 }
997                 break;
998         }
999         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1000                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1001                 goto out;
1002         }
1003         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1004                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1005                 goto out;
1006         }
1007         ret = 0;
1008 out:
1009         page->mapping = NULL;
1010         clear_compound_head(page);
1011         return ret;
1012 }
1013
1014 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1015                                         unsigned int order, bool check_free)
1016 {
1017         int bad = 0;
1018
1019         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1020
1021         trace_mm_page_free(page, order);
1022         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1023
1024         /*
1025          * Check tail pages before head page information is cleared to
1026          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1027          */
1028         if (unlikely(order)) {
1029                 bool compound = PageCompound(page);
1030                 int i;
1031
1032                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1033
1034                 if (compound)
1035                         ClearPageDoubleMap(page);
1036                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1037                         if (compound)
1038                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1039                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1040                                 bad++;
1041                                 continue;
1042                         }
1043                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1044                 }
1045         }
1046         if (PageMappingFlags(page))
1047                 page->mapping = NULL;
1048         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1049                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1050         if (check_free)
1051                 bad += free_pages_check(page);
1052         if (bad)
1053                 return false;
1054
1055         page_cpupid_reset_last(page);
1056         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1057         reset_page_owner(page, order);
1058
1059         if (!PageHighMem(page)) {
1060                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1061                                            PAGE_SIZE << order);
1062                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1063                                            PAGE_SIZE << order);
1064         }
1065         arch_free_page(page, order);
1066         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1067         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1068         kasan_free_pages(page, order);
1069
1070         return true;
1071 }
1072
1073 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1074 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1075 {
1076         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1077 }
1078
1079 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1080 {
1081         return false;
1082 }
1083 #else
1084 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1085 {
1086         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1087 }
1088
1089 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1090 {
1091         return free_pages_check(page);
1092 }
1093 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1094
1095 /*
1096  * Frees a number of pages from the PCP lists
1097  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1098  * count is the number of pages to free.
1099  *
1100  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1101  * see if this freeing clears that state.
1102  *
1103  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1104  * pinned" detection logic.
1105  */
1106 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1107                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1108 {
1109         int migratetype = 0;
1110         int batch_free = 0;
1111         unsigned long nr_scanned;
1112         bool isolated_pageblocks;
1113
1114         spin_lock(&zone->lock);
1115         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1116         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1117         if (nr_scanned)
1118                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1119
1120         /*
1121          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1122          * below while (list_empty(list)) loop.
1123          */
1124         count = min(pcp->count, count);
1125         while (count) {
1126                 struct page *page;
1127                 struct list_head *list;
1128
1129                 /*
1130                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1131                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1132                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1133                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1134                  * lists
1135                  */
1136                 do {
1137                         batch_free++;
1138                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1139                                 migratetype = 0;
1140                         list = &pcp->lists[migratetype];
1141                 } while (list_empty(list));
1142
1143                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1144                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1145                         batch_free = count;
1146
1147                 do {
1148                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1149
1150                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1151                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1152                         list_del(&page->lru);
1153
1154                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1155                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1156                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1157                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1158                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1159                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1160
1161                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1162                                 continue;
1163
1164                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1165                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1166                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1167         }
1168         spin_unlock(&zone->lock);
1169 }
1170
1171 static void free_one_page(struct zone *zone,
1172                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1173                                 unsigned int order,
1174                                 int migratetype)
1175 {
1176         unsigned long nr_scanned;
1177         spin_lock(&zone->lock);
1178         nr_scanned = node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED);
1179         if (nr_scanned)
1180                 __mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1181
1182         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1183                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1184                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1185         }
1186         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1187         spin_unlock(&zone->lock);
1188 }
1189
1190 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1191                                 unsigned long zone, int nid)
1192 {
1193         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1194         init_page_count(page);
1195         page_mapcount_reset(page);
1196         page_cpupid_reset_last(page);
1197
1198         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1199 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1200         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1201         if (!is_highmem_idx(zone))
1202                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1203 #endif
1204 }
1205
1206 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1207                                         int nid)
1208 {
1209         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1210 }
1211
1212 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1213 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1214 {
1215         pg_data_t *pgdat;
1216         int nid, zid;
1217
1218         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1219                 return;
1220
1221         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1222         pgdat = NODE_DATA(nid);
1223
1224         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1225                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1226
1227                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1228                         break;
1229         }
1230         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1231 }
1232 #else
1233 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1234 {
1235 }
1236 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1237
1238 /*
1239  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1240  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1241  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1242  * sent to the buddy page allocator.
1243  */
1244 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1245 {
1246         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1247         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1248
1249         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1250                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1251                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1252
1253                         init_reserved_page(start_pfn);
1254
1255                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1256                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1257
1258                         SetPageReserved(page);
1259                 }
1260         }
1261 }
1262
1263 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1264 {
1265         unsigned long flags;
1266         int migratetype;
1267         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1268
1269         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1270                 return;
1271
1272         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1273         local_irq_save(flags);
1274         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1275         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1276         local_irq_restore(flags);
1277 }
1278
1279 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1280 {
1281         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1282         struct page *p = page;
1283         unsigned int loop;
1284
1285         prefetchw(p);
1286         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1287                 prefetchw(p + 1);
1288                 __ClearPageReserved(p);
1289                 set_page_count(p, 0);
1290         }
1291         __ClearPageReserved(p);
1292         set_page_count(p, 0);
1293
1294         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1295         set_page_refcounted(page);
1296         __free_pages(page, order);
1297 }
1298
1299 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1300         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1301
1302 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1303
1304 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1305 {
1306         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1307         int nid;
1308
1309         spin_lock(&early_pfn_lock);
1310         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1311         if (nid < 0)
1312                 nid = first_online_node;
1313         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1314
1315         return nid;
1316 }
1317 #endif
1318
1319 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1320 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1321                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1322 {
1323         int nid;
1324
1325         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1326         if (nid >= 0 && nid != node)
1327                 return false;
1328         return true;
1329 }
1330
1331 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1332 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1333 {
1334         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1335 }
1336
1337 #else
1338
1339 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1340 {
1341         return true;
1342 }
1343 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1344                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1345 {
1346         return true;
1347 }
1348 #endif
1349
1350
1351 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1352                                                         unsigned int order)
1353 {
1354         if (early_page_uninitialised(pfn))
1355                 return;
1356         return __free_pages_boot_core(page, order);
1357 }
1358
1359 /*
1360  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1361  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1362  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1363  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1364  * pageblocks.
1365  *
1366  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1367  *
1368  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1369  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1370  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1371  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1372  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1373  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1374  * page in a pageblock.
1375  */
1376 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1377                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1378 {
1379         struct page *start_page;
1380         struct page *end_page;
1381
1382         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1383         end_pfn--;
1384
1385         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1386                 return NULL;
1387
1388         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1389
1390         if (page_zone(start_page) != zone)
1391                 return NULL;
1392
1393         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1394
1395         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1396         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1397                 return NULL;
1398
1399         return start_page;
1400 }
1401
1402 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1403 {
1404         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1405         unsigned long block_end_pfn;
1406
1407         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1408         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1409                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1410                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1411
1412                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1413
1414                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1415                                              block_end_pfn, zone))
1416                         return;
1417                 cond_resched();
1418         }
1419
1420         /* We confirm that there is no hole */
1421         zone->contiguous = true;
1422 }
1423
1424 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1425 {
1426         zone->contiguous = false;
1427 }
1428
1429 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1430 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1431                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1432 {
1433         int i;
1434
1435         if (!page)
1436                 return;
1437
1438         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1439         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1440             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1441                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1442                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1443                 return;
1444         }
1445
1446         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1447                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1448                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1449                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1450         }
1451 }
1452
1453 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1454 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1455 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1456
1457 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1458 {
1459         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1460                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1461 }
1462
1463 /* Initialise remaining memory on a node */
1464 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1465 {
1466         pg_data_t *pgdat = data;
1467         int nid = pgdat->node_id;
1468         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1469         unsigned long start = jiffies;
1470         unsigned long nr_pages = 0;
1471         unsigned long walk_start, walk_end;
1472         int i, zid;
1473         struct zone *zone;
1474         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1475         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1476
1477         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1478                 pgdat_init_report_one_done();
1479                 return 0;
1480         }
1481
1482         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1483         if (!cpumask_empty(cpumask))
1484                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1485
1486         /* Sanity check boundaries */
1487         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1488         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1489         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1490
1491         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1492         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1493                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1494                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1495                         break;
1496         }
1497
1498         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1499                 unsigned long pfn, end_pfn;
1500                 struct page *page = NULL;
1501                 struct page *free_base_page = NULL;
1502                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1503                 int nr_to_free = 0;
1504
1505                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1506                 pfn = first_init_pfn;
1507                 if (pfn < walk_start)
1508                         pfn = walk_start;
1509                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1510                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1511
1512                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1513                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1514                                 goto free_range;
1515
1516                         /*
1517                          * Ensure pfn_valid is checked every
1518                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1519                          */
1520                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1521                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1522                                         page = NULL;
1523                                         goto free_range;
1524                                 }
1525                         }
1526
1527                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1528                                 page = NULL;
1529                                 goto free_range;
1530                         }
1531
1532                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1533                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1534                                 page++;
1535                         } else {
1536                                 nr_pages += nr_to_free;
1537                                 deferred_free_range(free_base_page,
1538                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1539                                 free_base_page = NULL;
1540                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1541
1542                                 page = pfn_to_page(pfn);
1543                                 cond_resched();
1544                         }
1545
1546                         if (page->flags) {
1547                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1548                                 goto free_range;
1549                         }
1550
1551                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1552                         if (!free_base_page) {
1553                                 free_base_page = page;
1554                                 free_base_pfn = pfn;
1555                                 nr_to_free = 0;
1556                         }
1557                         nr_to_free++;
1558
1559                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1560                         continue;
1561 free_range:
1562                         /* Free the current block of pages to allocator */
1563                         nr_pages += nr_to_free;
1564                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1565                                                                 nr_to_free);
1566                         free_base_page = NULL;
1567                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1568                 }
1569                 /* Free the last block of pages to allocator */
1570                 nr_pages += nr_to_free;
1571                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1572
1573                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1574         }
1575
1576         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1577         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1578
1579         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1580                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1581
1582         pgdat_init_report_one_done();
1583         return 0;
1584 }
1585 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1586
1587 void __init page_alloc_init_late(void)
1588 {
1589         struct zone *zone;
1590
1591 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1592         int nid;
1593
1594         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1595         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1596         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1597                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1598         }
1599
1600         /* Block until all are initialised */
1601         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1602
1603         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1604         files_maxfiles_init();
1605 #endif
1606 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1607         /* Discard memblock private memory */
1608         memblock_discard();
1609 #endif
1610
1611         for_each_populated_zone(zone)
1612                 set_zone_contiguous(zone);
1613 }
1614
1615 #ifdef CONFIG_CMA
1616 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1617 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1618 {
1619         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1620         struct page *p = page;
1621
1622         do {
1623                 __ClearPageReserved(p);
1624                 set_page_count(p, 0);
1625         } while (++p, --i);
1626
1627         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1628
1629         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1630                 i = pageblock_nr_pages;
1631                 p = page;
1632                 do {
1633                         set_page_refcounted(p);
1634                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1635                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1636                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1637         } else {
1638                 set_page_refcounted(page);
1639                 __free_pages(page, pageblock_order);
1640         }
1641
1642         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1643 }
1644 #endif
1645
1646 /*
1647  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1648  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1649  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1650  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1651  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1652  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1653  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1654  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1655  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1656  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1657  *
1658  * -- nyc
1659  */
1660 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1661         int low, int high, struct free_area *area,
1662         int migratetype)
1663 {
1664         unsigned long size = 1 << high;
1665
1666         while (high > low) {
1667                 area--;
1668                 high--;
1669                 size >>= 1;
1670                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1671
1672                 /*
1673                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1674                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1675                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1676                  * pages will stay not present in virtual address space
1677                  */
1678                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1679                         continue;
1680
1681                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1682                 area->nr_free++;
1683                 set_page_order(&page[size], high);
1684         }
1685 }
1686
1687 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1688 {
1689         const char *bad_reason = NULL;
1690         unsigned long bad_flags = 0;
1691
1692         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1693                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1694         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1695                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1696         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1697                 bad_reason = "nonzero _count";
1698         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1699                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1700                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1701                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1702                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1703                 return;
1704         }
1705         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1706                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1707                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1708         }
1709 #ifdef CONFIG_MEMCG
1710         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1711                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1712 #endif
1713         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1714 }
1715
1716 /*
1717  * This page is about to be returned from the page allocator
1718  */
1719 static inline int check_new_page(struct page *page)
1720 {
1721         if (likely(page_expected_state(page,
1722                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1723                 return 0;
1724
1725         check_new_page_bad(page);
1726         return 1;
1727 }
1728
1729 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1730 {
1731         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1732                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1733 }
1734
1735 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1736 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1737 {
1738         return false;
1739 }
1740
1741 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1742 {
1743         return check_new_page(page);
1744 }
1745 #else
1746 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1747 {
1748         return check_new_page(page);
1749 }
1750 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1751 {
1752         return false;
1753 }
1754 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1755
1756 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1757 {
1758         int i;
1759         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1760                 struct page *p = page + i;
1761
1762                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1763                         return true;
1764         }
1765
1766         return false;
1767 }
1768
1769 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1770                                 gfp_t gfp_flags)
1771 {
1772         set_page_private(page, 0);
1773         set_page_refcounted(page);
1774
1775         arch_alloc_page(page, order);
1776         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1777         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1778         kasan_alloc_pages(page, order);
1779         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1780 }
1781
1782 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1783                                                         unsigned int alloc_flags)
1784 {
1785         int i;
1786         bool poisoned = true;
1787
1788         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1789                 struct page *p = page + i;
1790                 if (poisoned)
1791                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1792         }
1793
1794         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1795
1796         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1797                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1798                         clear_highpage(page + i);
1799
1800         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1801                 prep_compound_page(page, order);
1802
1803         /*
1804          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1805          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1806          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1807          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1808          */
1809         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1810                 set_page_pfmemalloc(page);
1811         else
1812                 clear_page_pfmemalloc(page);
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1817  * the smallest available page from the freelists
1818  */
1819 static inline
1820 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1821                                                 int migratetype)
1822 {
1823         unsigned int current_order;
1824         struct free_area *area;
1825         struct page *page;
1826
1827         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1828         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1829                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1830                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1831                                                         struct page, lru);
1832                 if (!page)
1833                         continue;
1834                 list_del(&page->lru);
1835                 rmv_page_order(page);
1836                 area->nr_free--;
1837                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1838                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1839                 return page;
1840         }
1841
1842         return NULL;
1843 }
1844
1845
1846 /*
1847  * This array describes the order lists are fallen back to when
1848  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1849  */
1850 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1851         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1852         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1853         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1854 #ifdef CONFIG_CMA
1855         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1856 #endif
1857 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1858         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1859 #endif
1860 };
1861
1862 #ifdef CONFIG_CMA
1863 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1864                                         unsigned int order)
1865 {
1866         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1867 }
1868 #else
1869 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1870                                         unsigned int order) { return NULL; }
1871 #endif
1872
1873 /*
1874  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1875  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1876  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1877  */
1878 int move_freepages(struct zone *zone,
1879                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1880                           int migratetype)
1881 {
1882         struct page *page;
1883         unsigned int order;
1884         int pages_moved = 0;
1885
1886 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1887         /*
1888          * page_zone is not safe to call in this context when
1889          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1890          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1891          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1892          * grouping pages by mobility
1893          */
1894         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1895 #endif
1896
1897         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1898                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1899                         page++;
1900                         continue;
1901                 }
1902
1903                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1904                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1905
1906                 if (!PageBuddy(page)) {
1907                         page++;
1908                         continue;
1909                 }
1910
1911                 order = page_order(page);
1912                 list_move(&page->lru,
1913                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1914                 page += 1 << order;
1915                 pages_moved += 1 << order;
1916         }
1917
1918         return pages_moved;
1919 }
1920
1921 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1922                                 int migratetype)
1923 {
1924         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1925         struct page *start_page, *end_page;
1926
1927         start_pfn = page_to_pfn(page);
1928         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1929         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1930         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1931         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1932
1933         /* Do not cross zone boundaries */
1934         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1935                 start_page = page;
1936         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1937                 return 0;
1938
1939         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1940 }
1941
1942 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1943                                         int start_order, int migratetype)
1944 {
1945         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1946
1947         while (nr_pageblocks--) {
1948                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1949                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1950         }
1951 }
1952
1953 /*
1954  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1955  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1956  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1957  *
1958  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1959  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1960  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1961  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1962  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1963  * pageblocks.
1964  */
1965 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1966 {
1967         /*
1968          * Leaving this order check is intended, although there is
1969          * relaxed order check in next check. The reason is that
1970          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1971          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1972          * so could be changed anytime.
1973          */
1974         if (order >= pageblock_order)
1975                 return true;
1976
1977         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1978                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1979                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1980                 page_group_by_mobility_disabled)
1981                 return true;
1982
1983         return false;
1984 }
1985
1986 /*
1987  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1988  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1989  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1990  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1991  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1992  */
1993 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1994                                                           int start_type)
1995 {
1996         unsigned int current_order = page_order(page);
1997         int pages;
1998
1999         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2000         if (current_order >= pageblock_order) {
2001                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2002                 return;
2003         }
2004
2005         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
2006
2007         /* Claim the whole block if over half of it is free */
2008         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2009                         page_group_by_mobility_disabled)
2010                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2011 }
2012
2013 /*
2014  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2015  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2016  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2017  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2018  */
2019 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2020                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2021 {
2022         int i;
2023         int fallback_mt;
2024
2025         if (area->nr_free == 0)
2026                 return -1;
2027
2028         *can_steal = false;
2029         for (i = 0;; i++) {
2030                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2031                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2032                         break;
2033
2034                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2035                         continue;
2036
2037                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2038                         *can_steal = true;
2039
2040                 if (!only_stealable)
2041                         return fallback_mt;
2042
2043                 if (*can_steal)
2044                         return fallback_mt;
2045         }
2046
2047         return -1;
2048 }
2049
2050 /*
2051  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2052  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2053  */
2054 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2055                                 unsigned int alloc_order)
2056 {
2057         int mt;
2058         unsigned long max_managed, flags;
2059
2060         /*
2061          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2062          * Check is race-prone but harmless.
2063          */
2064         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2065         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2066                 return;
2067
2068         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2069
2070         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2071         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2072                 goto out_unlock;
2073
2074         /* Yoink! */
2075         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2076         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2077                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2078                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2079                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2080                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2081         }
2082
2083 out_unlock:
2084         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2085 }
2086
2087 /*
2088  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2089  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2090  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2091  * to recover from than an OOM.
2092  */
2093 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
2094 {
2095         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2096         unsigned long flags;
2097         struct zoneref *z;
2098         struct zone *zone;
2099         struct page *page;
2100         int order;
2101
2102         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2103                                                                 ac->nodemask) {
2104                 /* Preserve at least one pageblock */
2105                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2106                         continue;
2107
2108                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2109                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2110                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2111
2112                         page = list_first_entry_or_null(
2113                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2114                                         struct page, lru);
2115                         if (!page)
2116                                 continue;
2117
2118                         /*
2119                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2120                          * we can counter several free pages in a pageblock
2121                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2122                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2123                          * adjust the count once.
2124                          */
2125                         if (get_pageblock_migratetype(page) ==
2126                                                         MIGRATE_HIGHATOMIC) {
2127                                 /*
2128                                  * It should never happen but changes to
2129                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2130                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2131                                  * while unreserving so be safe and watch for
2132                                  * underflows.
2133                                  */
2134                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2135                                                 pageblock_nr_pages,
2136                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2137                         }
2138
2139                         /*
2140                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2141                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2142                          * is doing the work and needs the pages. More
2143                          * importantly, if the block was always converted to
2144                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2145                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2146                          * may increase.
2147                          */
2148                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2149                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2150                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2151                         return;
2152                 }
2153                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2154         }
2155 }
2156
2157 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2158 static inline struct page *
2159 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2160 {
2161         struct free_area *area;
2162         unsigned int current_order;
2163         struct page *page;
2164         int fallback_mt;
2165         bool can_steal;
2166
2167         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2168         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2169                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2170                                 --current_order) {
2171                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2172                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2173                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2174                 if (fallback_mt == -1)
2175                         continue;
2176
2177                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2178                                                 struct page, lru);
2179                 if (can_steal)
2180                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2181
2182                 /* Remove the page from the freelists */
2183                 area->nr_free--;
2184                 list_del(&page->lru);
2185                 rmv_page_order(page);
2186
2187                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2188                                         start_migratetype);
2189                 /*
2190                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2191                  * migratetype depending on the decisions in
2192                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2193                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2194                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2195                  */
2196                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2197
2198                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2199                         start_migratetype, fallback_mt);
2200
2201                 return page;
2202         }
2203
2204         return NULL;
2205 }
2206
2207 /*
2208  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2209  * Call me with the zone->lock already held.
2210  */
2211 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2212                                 int migratetype)
2213 {
2214         struct page *page;
2215
2216         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2217         if (unlikely(!page)) {
2218                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2219                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2220
2221                 if (!page)
2222                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2223         }
2224
2225         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2226         return page;
2227 }
2228
2229 /*
2230  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2231  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2232  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2233  */
2234 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2235                         unsigned long count, struct list_head *list,
2236                         int migratetype, bool cold)
2237 {
2238         int i, alloced = 0;
2239
2240         spin_lock(&zone->lock);
2241         for (i = 0; i < count; ++i) {
2242                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2243                 if (unlikely(page == NULL))
2244                         break;
2245
2246                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2247                         continue;
2248
2249                 /*
2250                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2251                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2252                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2253                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2254                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2255                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2256                  * properly.
2257                  */
2258                 if (likely(!cold))
2259                         list_add(&page->lru, list);
2260                 else
2261                         list_add_tail(&page->lru, list);
2262                 list = &page->lru;
2263                 alloced++;
2264                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2265                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2266                                               -(1 << order));
2267         }
2268
2269         /*
2270          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2271          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2272          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2273          * pages added to the pcp list.
2274          */
2275         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2276         spin_unlock(&zone->lock);
2277         return alloced;
2278 }
2279
2280 #ifdef CONFIG_NUMA
2281 /*
2282  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2283  * currently executing processor on remote nodes after they have
2284  * expired.
2285  *
2286  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2287  * a single processor.
2288  */
2289 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2290 {
2291         unsigned long flags;
2292         int to_drain, batch;
2293
2294         local_irq_save(flags);
2295         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2296         to_drain = min(pcp->count, batch);
2297         if (to_drain > 0) {
2298                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2299                 pcp->count -= to_drain;
2300         }
2301         local_irq_restore(flags);
2302 }
2303 #endif
2304
2305 /*
2306  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2307  *
2308  * The processor must either be the current processor and the
2309  * thread pinned to the current processor or a processor that
2310  * is not online.
2311  */
2312 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2313 {
2314         unsigned long flags;
2315         struct per_cpu_pageset *pset;
2316         struct per_cpu_pages *pcp;
2317
2318         local_irq_save(flags);
2319         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2320
2321         pcp = &pset->pcp;
2322         if (pcp->count) {
2323                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2324                 pcp->count = 0;
2325         }
2326         local_irq_restore(flags);
2327 }
2328
2329 /*
2330  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2331  *
2332  * The processor must either be the current processor and the
2333  * thread pinned to the current processor or a processor that
2334  * is not online.
2335  */
2336 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2337 {
2338         struct zone *zone;
2339
2340         for_each_populated_zone(zone) {
2341                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2342         }
2343 }
2344
2345 /*
2346  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2347  *
2348  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2349  * the single zone's pages.
2350  */
2351 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2352 {
2353         int cpu = smp_processor_id();
2354
2355         if (zone)
2356                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2357         else
2358                 drain_pages(cpu);
2359 }
2360
2361 /*
2362  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2363  *
2364  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2365  *
2366  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2367  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2368  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2369  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2370  * before the call to on_each_cpu_mask().
2371  */
2372 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2373 {
2374         int cpu;
2375
2376         /*
2377          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2378          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2379          */
2380         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2381
2382         /*
2383          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2384          * as offline notification will cause the notified
2385          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2386          * disables preemption as part of its processing
2387          */
2388         for_each_online_cpu(cpu) {
2389                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2390                 struct zone *z;
2391                 bool has_pcps = false;
2392
2393                 if (zone) {
2394                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2395                         if (pcp->pcp.count)
2396                                 has_pcps = true;
2397                 } else {
2398                         for_each_populated_zone(z) {
2399                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2400                                 if (pcp->pcp.count) {
2401                                         has_pcps = true;
2402                                         break;
2403                                 }
2404                         }
2405                 }
2406
2407                 if (has_pcps)
2408                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2409                 else
2410                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2411         }
2412         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2413                                                                 zone, 1);
2414 }
2415
2416 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2417
2418 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2419 {
2420         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2421         unsigned long flags;
2422         unsigned int order, t;
2423         struct page *page;
2424
2425         if (zone_is_empty(zone))
2426                 return;
2427
2428         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2429
2430         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2431         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2432                 if (pfn_valid(pfn)) {
2433                         page = pfn_to_page(pfn);
2434
2435                         if (page_zone(page) != zone)
2436                                 continue;
2437
2438                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2439                                 swsusp_unset_page_free(page);
2440                 }
2441
2442         for_each_migratetype_order(order, t) {
2443                 list_for_each_entry(page,
2444                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2445                         unsigned long i;
2446
2447                         pfn = page_to_pfn(page);
2448                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2449                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2450                 }
2451         }
2452         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2453 }
2454 #endif /* CONFIG_PM */
2455
2456 /*
2457  * Free a 0-order page
2458  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2459  */
2460 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2461 {
2462         struct zone *zone = page_zone(page);
2463         struct per_cpu_pages *pcp;
2464         unsigned long flags;
2465         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2466         int migratetype;
2467
2468         if (!free_pcp_prepare(page))
2469                 return;
2470
2471         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2472         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2473         local_irq_save(flags);
2474         __count_vm_event(PGFREE);
2475
2476         /*
2477          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2478          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2479          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2480          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2481          * excessively into the page allocator
2482          */
2483         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2484                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2485                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2486                         goto out;
2487                 }
2488                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2489         }
2490
2491         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2492         if (!cold)
2493                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2494         else
2495                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2496         pcp->count++;
2497         if (pcp->count >= pcp->high) {
2498                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2499                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2500                 pcp->count -= batch;
2501         }
2502
2503 out:
2504         local_irq_restore(flags);
2505 }
2506
2507 /*
2508  * Free a list of 0-order pages
2509  */
2510 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2511 {
2512         struct page *page, *next;
2513
2514         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2515                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2516                 free_hot_cold_page(page, cold);
2517         }
2518 }
2519
2520 /*
2521  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2522  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2523  * Each sub-page must be freed individually.
2524  *
2525  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2526  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2527  */
2528 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2529 {
2530         int i;
2531
2532         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2533         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2534
2535 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2536         /*
2537          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2538          * otherwise free the whole shadow.
2539          */
2540         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2541                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2542 #endif
2543
2544         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2545                 set_page_refcounted(page + i);
2546         split_page_owner(page, order);
2547 }
2548 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2549
2550 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2551 {
2552         unsigned long watermark;
2553         struct zone *zone;
2554         int mt;
2555
2556         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2557
2558         zone = page_zone(page);
2559         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2560
2561         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2562                 /*
2563                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2564                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2565                  * watermark, because we already know our high-order page
2566                  * exists.
2567                  */
2568                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2569                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2570                         return 0;
2571
2572                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2573         }
2574
2575         /* Remove page from free list */
2576         list_del(&page->lru);
2577         zone->free_area[order].nr_free--;
2578         rmv_page_order(page);
2579
2580         /*
2581          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2582          * pageblock
2583          */
2584         if (order >= pageblock_order - 1) {
2585                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2586                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2587                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2588                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2589                                 set_pageblock_migratetype(page,
2590                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2591                 }
2592         }
2593
2594
2595         return 1UL << order;
2596 }
2597
2598 /*
2599  * Update NUMA hit/miss statistics
2600  *
2601  * Must be called with interrupts disabled.
2602  */
2603 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2604                                                                 gfp_t flags)
2605 {
2606 #ifdef CONFIG_NUMA
2607         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2608
2609         if (z->node != numa_node_id())
2610                 local_stat = NUMA_OTHER;
2611
2612         if (z->node == preferred_zone->node)
2613                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2614         else {
2615                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2616                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2617         }
2618         __inc_zone_state(z, local_stat);
2619 #endif
2620 }
2621
2622 /*
2623  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2624  */
2625 static inline
2626 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2627                         struct zone *zone, unsigned int order,
2628                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2629                         int migratetype)
2630 {
2631         unsigned long flags;
2632         struct page *page;
2633         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2634
2635         if (likely(order == 0)) {
2636                 struct per_cpu_pages *pcp;
2637                 struct list_head *list;
2638
2639                 local_irq_save(flags);
2640                 do {
2641                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2642                         list = &pcp->lists[migratetype];
2643                         if (list_empty(list)) {
2644                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2645                                                 pcp->batch, list,
2646                                                 migratetype, cold);
2647                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2648                                         goto failed;
2649                         }
2650
2651                         if (cold)
2652                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2653                         else
2654                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2655
2656                         list_del(&page->lru);
2657                         pcp->count--;
2658
2659                 } while (check_new_pcp(page));
2660         } else {
2661                 /*
2662                  * We most definitely don't want callers attempting to
2663                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2664                  */
2665                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2666                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2667
2668                 do {
2669                         page = NULL;
2670                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2671                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2672                                 if (page)
2673                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2674                         }
2675                         if (!page)
2676                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2677                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2678                 spin_unlock(&zone->lock);
2679                 if (!page)
2680                         goto failed;
2681                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2682                                           get_pcppage_migratetype(page));
2683         }
2684
2685         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2686         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2687         local_irq_restore(flags);
2688
2689         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2690         return page;
2691
2692 failed:
2693         local_irq_restore(flags);
2694         return NULL;
2695 }
2696
2697 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2698
2699 static struct {
2700         struct fault_attr attr;
2701
2702         bool ignore_gfp_highmem;
2703         bool ignore_gfp_reclaim;
2704         u32 min_order;
2705 } fail_page_alloc = {
2706         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2707         .ignore_gfp_reclaim = true,
2708         .ignore_gfp_highmem = true,
2709         .min_order = 1,
2710 };
2711
2712 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2713 {
2714         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2715 }
2716 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2717
2718 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2719 {
2720         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2721                 return false;
2722         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2723                 return false;
2724         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2725                 return false;
2726         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2727                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2728                 return false;
2729
2730         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2731 }
2732
2733 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2734
2735 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2736 {
2737         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2738         struct dentry *dir;
2739
2740         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2741                                         &fail_page_alloc.attr);
2742         if (IS_ERR(dir))
2743                 return PTR_ERR(dir);
2744
2745         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2746                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2747                 goto fail;
2748         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2749                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2750                 goto fail;
2751         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2752                                 &fail_page_alloc.min_order))
2753                 goto fail;
2754
2755         return 0;
2756 fail:
2757         debugfs_remove_recursive(dir);
2758
2759         return -ENOMEM;
2760 }
2761
2762 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2763
2764 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2765
2766 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2767
2768 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2769 {
2770         return false;
2771 }
2772
2773 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2774
2775 /*
2776  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2777  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2778  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2779  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2780  */
2781 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2782                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2783                          long free_pages)
2784 {
2785         long min = mark;
2786         int o;
2787         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2788
2789         /* free_pages may go negative - that's OK */
2790         free_pages -= (1 << order) - 1;
2791
2792         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2793                 min -= min / 2;
2794
2795         /*
2796          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2797          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2798          * atomic reserve but it avoids a search.
2799          */
2800         if (likely(!alloc_harder))
2801                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2802         else
2803                 min -= min / 4;
2804
2805 #ifdef CONFIG_CMA
2806         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2807         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2808                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2809 #endif
2810
2811         /*
2812          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2813          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2814          * even if a suitable page happened to be free.
2815          */
2816         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2817                 return false;
2818
2819         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2820         if (!order)
2821                 return true;
2822
2823         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2824         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2825                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2826                 int mt;
2827
2828                 if (!area->nr_free)
2829                         continue;
2830
2831                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2832                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2833                                 return true;
2834                 }
2835
2836 #ifdef CONFIG_CMA
2837                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2838                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2839                         return true;
2840                 }
2841 #endif
2842                 if (alloc_harder &&
2843                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
2844                         return true;
2845         }
2846         return false;
2847 }
2848
2849 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2850                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2851 {
2852         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2853                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2854 }
2855
2856 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2857                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2858 {
2859         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2860         long cma_pages = 0;
2861
2862 #ifdef CONFIG_CMA
2863         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2864         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2865                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2866 #endif
2867
2868         /*
2869          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2870          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2871          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2872          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2873          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2874          */
2875         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2876                 return true;
2877
2878         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2879                                         free_pages);
2880 }
2881
2882 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2883                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2884 {
2885         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2886
2887         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2888                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2889
2890         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2891                                                                 free_pages);
2892 }
2893
2894 #ifdef CONFIG_NUMA
2895 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2896 {
2897         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
2898                                 RECLAIM_DISTANCE;
2899 }
2900 #else   /* CONFIG_NUMA */
2901 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2902 {
2903         return true;
2904 }
2905 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2906
2907 /*
2908  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2909  * a page.
2910  */
2911 static struct page *
2912 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2913                                                 const struct alloc_context *ac)
2914 {
2915         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2916         struct zone *zone;
2917         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
2918
2919         /*
2920          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2921          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2922          */
2923         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2924                                                                 ac->nodemask) {
2925                 struct page *page;
2926                 unsigned long mark;
2927
2928                 if (cpusets_enabled() &&
2929                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2930                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2931                                 continue;
2932                 /*
2933                  * When allocating a page cache page for writing, we
2934                  * want to get it from a node that is within its dirty
2935                  * limit, such that no single node holds more than its
2936                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2937                  * The dirty limits take into account the node's
2938                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2939                  * should be able to balance it without having to
2940                  * write pages from its LRU list.
2941                  *
2942                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2943                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
2944                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2945                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2946                  * nodes are together not big enough to reach the
2947                  * global limit.  The proper fix for these situations
2948                  * will require awareness of nodes in the
2949                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2950                  */
2951                 if (ac->spread_dirty_pages) {
2952                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
2953                                 continue;
2954
2955                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
2956                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
2957                                 continue;
2958                         }
2959                 }
2960
2961                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2962                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2963                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2964                         int ret;
2965
2966                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2967                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2968                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2969                                 goto try_this_zone;
2970
2971                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
2972                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2973                                 continue;
2974
2975                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
2976                         switch (ret) {
2977                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
2978                                 /* did not scan */
2979                                 continue;
2980                         case NODE_RECLAIM_FULL:
2981                                 /* scanned but unreclaimable */
2982                                 continue;
2983                         default:
2984                                 /* did we reclaim enough */
2985                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2986                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2987                                         goto try_this_zone;
2988
2989                                 continue;
2990                         }
2991                 }
2992
2993 try_this_zone:
2994                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2995                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2996                 if (page) {
2997                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
2998
2999                         /*
3000                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3001                          * if the pageblock should be reserved for the future
3002                          */
3003                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3004                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3005
3006                         return page;
3007                 }
3008         }
3009
3010         return NULL;
3011 }
3012
3013 /*
3014  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3015  * meminfo in irq context.
3016  */
3017 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3018 {
3019         bool ret = false;
3020
3021 #if NODES_SHIFT > 8
3022         ret = in_interrupt();
3023 #endif
3024         return ret;
3025 }
3026
3027 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
3028                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3029                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3030
3031 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, const char *fmt, ...)
3032 {
3033         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3034         struct va_format vaf;
3035         va_list args;
3036
3037         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3038             debug_guardpage_minorder() > 0)
3039                 return;
3040
3041         /*
3042          * This documents exceptions given to allocations in certain
3043          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3044          * of allowed nodes.
3045          */
3046         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3047                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3048                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3049                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3050         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3051                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3052
3053         pr_warn("%s: ", current->comm);
3054
3055         va_start(args, fmt);
3056         vaf.fmt = fmt;
3057         vaf.va = &args;
3058         pr_cont("%pV", &vaf);
3059         va_end(args);
3060
3061         pr_cont(", mode:%#x(%pGg)\n", gfp_mask, &gfp_mask);
3062
3063         dump_stack();
3064         if (!should_suppress_show_mem())
3065                 show_mem(filter);
3066 }
3067
3068 static inline struct page *
3069 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3070         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3071 {
3072         struct oom_control oc = {
3073                 .zonelist = ac->zonelist,
3074                 .nodemask = ac->nodemask,
3075                 .memcg = NULL,
3076                 .gfp_mask = gfp_mask,
3077                 .order = order,
3078         };
3079         struct page *page;
3080
3081         *did_some_progress = 0;
3082
3083         /*
3084          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3085          * making progress for us.
3086          */
3087         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3088                 *did_some_progress = 1;
3089                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3090                 return NULL;
3091         }
3092
3093         /*
3094          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3095          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3096          * we're still under heavy pressure.
3097          */
3098         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3099                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3100         if (page)
3101                 goto out;
3102
3103         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3104                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3105                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3106                         goto out;
3107                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3108                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3109                         goto out;
3110                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3111                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3112                         goto out;
3113                 if (pm_suspended_storage())
3114                         goto out;
3115                 /*
3116                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3117                  * other request to make a forward progress.
3118                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3119                  * do much for this context but let's try it to at least get
3120                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3121                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3122                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3123                  */
3124
3125                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3126                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3127                         goto out;
3128         }
3129         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3130         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3131                 *did_some_progress = 1;
3132
3133                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3134                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3135                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3136                         /*
3137                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3138                          * are depleted
3139                          */
3140                         if (!page)
3141                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3142                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3143                 }
3144         }
3145 out:
3146         mutex_unlock(&oom_lock);
3147         return page;
3148 }
3149
3150 /*
3151  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3152  * killer is consider as the only way to move forward.
3153  */
3154 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3155
3156 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3157 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3158 static struct page *
3159 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3160                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3161                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3162 {
3163         struct page *page;
3164         unsigned int noreclaim_flag = current->flags & PF_MEMALLOC;
3165
3166         if (!order)
3167                 return NULL;
3168
3169         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3170         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3171                                                                         prio);
3172         current->flags = (current->flags & ~PF_MEMALLOC) | noreclaim_flag;
3173
3174         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3175                 return NULL;
3176
3177         /*
3178          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3179          * count a compaction stall
3180          */
3181         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3182
3183         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3184
3185         if (page) {
3186                 struct zone *zone = page_zone(page);
3187
3188                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3189                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3190                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3191                 return page;
3192         }
3193
3194         /*
3195          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3196          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3197          */
3198         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3199
3200         cond_resched();
3201
3202         return NULL;
3203 }
3204
3205 static inline bool
3206 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3207                      enum compact_result compact_result,
3208                      enum compact_priority *compact_priority,
3209                      int *compaction_retries)
3210 {
3211         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3212         int min_priority;
3213
3214         if (!order)
3215                 return false;
3216
3217         if (compaction_made_progress(compact_result))
3218                 (*compaction_retries)++;
3219
3220         /*
3221          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3222          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3223          * failure could be caused by insufficient priority
3224          */
3225         if (compaction_failed(compact_result))
3226                 goto check_priority;
3227
3228         /*
3229          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3230          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3231          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3232          * compaction.
3233          */
3234         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3235                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3236
3237         /*
3238          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3239          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3240          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3241          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3242          * would need much more detailed feedback from compaction to
3243          * make a better decision.
3244          */
3245         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3246                 max_retries /= 4;
3247         if (*compaction_retries <= max_retries)
3248                 return true;
3249
3250         /*
3251          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3252          * all retries or failed at the lower priorities.
3253          */
3254 check_priority:
3255         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3256                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3257         if (*compact_priority > min_priority) {
3258                 (*compact_priority)--;
3259                 *compaction_retries = 0;
3260                 return true;
3261         }
3262         return false;
3263 }
3264 #else
3265 static inline struct page *
3266 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3267                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3268                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3269 {
3270         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3271         return NULL;
3272 }
3273
3274 static inline bool
3275 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3276                      enum compact_result compact_result,
3277                      enum compact_priority *compact_priority,
3278                      int *compaction_retries)
3279 {
3280         struct zone *zone;
3281         struct zoneref *z;
3282
3283         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3284                 return false;
3285
3286         /*
3287          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3288          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3289          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3290          * watermarks are OK.
3291          */
3292         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3293                                         ac->nodemask) {
3294                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3295                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3296                         return true;
3297         }
3298         return false;
3299 }
3300 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3301
3302 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3303 static int
3304 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3305                                         const struct alloc_context *ac)
3306 {
3307         struct reclaim_state reclaim_state;
3308         int progress;
3309
3310         cond_resched();
3311
3312         /* We now go into synchronous reclaim */
3313         cpuset_memory_pressure_bump();
3314         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3315         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3316         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3317         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3318
3319         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3320                                                                 ac->nodemask);
3321
3322         current->reclaim_state = NULL;
3323         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3324         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3325
3326         cond_resched();
3327
3328         return progress;
3329 }
3330
3331 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3332 static inline struct page *
3333 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3334                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3335                 unsigned long *did_some_progress)
3336 {
3337         struct page *page = NULL;
3338         bool drained = false;
3339
3340         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3341         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3342                 return NULL;
3343
3344 retry:
3345         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3346
3347         /*
3348          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3349          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3350          * Shrink them them and try again
3351          */
3352         if (!page && !drained) {
3353                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3354                 drain_all_pages(NULL);
3355                 drained = true;
3356                 goto retry;
3357         }
3358
3359         return page;
3360 }
3361
3362 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3363 {
3364         struct zoneref *z;
3365         struct zone *zone;
3366         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3367
3368         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3369                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3370                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3371                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3372                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3373         }
3374 }
3375
3376 static inline unsigned int
3377 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3378 {
3379         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3380
3381         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3382         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3383
3384         /*
3385          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3386          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3387          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3388          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3389          */
3390         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3391
3392         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3393                 /*
3394                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3395                  * if it can't schedule.
3396                  */
3397                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3398                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3399                 /*
3400                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3401                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3402                  */
3403                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3404         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3405                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3406
3407 #ifdef CONFIG_CMA
3408         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3409                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3410 #endif
3411         return alloc_flags;
3412 }
3413
3414 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3415 {
3416         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3417                 return false;
3418
3419         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3420                 return true;
3421         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3422                 return true;
3423         if (!in_interrupt() &&
3424                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3425                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3426                 return true;
3427
3428         return false;
3429 }
3430
3431 /*
3432  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3433  * for the given allocation request.
3434  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3435  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3436  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3437  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3438  * no_progress_loops).
3439  *
3440  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3441  */
3442 static inline bool
3443 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3444                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3445                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3446 {
3447         struct zone *zone;
3448         struct zoneref *z;
3449
3450         /*
3451          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3452          * their order will become available due to high fragmentation so
3453          * always increment the no progress counter for them
3454          */
3455         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3456                 *no_progress_loops = 0;
3457         else
3458                 (*no_progress_loops)++;
3459
3460         /*
3461          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3462          * several times in the row.
3463          */
3464         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES)
3465                 return false;
3466
3467         /*
3468          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3469          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3470          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3471          * screwed and have to go OOM.
3472          */
3473         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3474                                         ac->nodemask) {
3475                 unsigned long available;
3476                 unsigned long reclaimable;
3477
3478                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3479                 available -= DIV_ROUND_UP((*no_progress_loops) * available,
3480                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3481                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3482
3483                 /*
3484                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3485                  * available?
3486                  */
3487                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3488                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3489                         /*
3490                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3491                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3492                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3493                          * prevent from pre mature OOM
3494                          */
3495                         if (!did_some_progress) {
3496                                 unsigned long write_pending;
3497
3498                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3499                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3500
3501                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3502                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3503                                         return true;
3504                                 }
3505                         }
3506
3507                         /*
3508                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3509                          * context and the current implementation of the WQ
3510                          * concurrency control doesn't recognize that
3511                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3512                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3513                          * do a short sleep here rather than calling
3514                          * cond_resched().
3515                          */
3516                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3517                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3518                         else
3519                                 cond_resched();
3520
3521                         return true;
3522                 }
3523         }
3524
3525         return false;
3526 }
3527
3528 static inline struct page *
3529 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3530                                                 struct alloc_context *ac)
3531 {
3532         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3533         struct page *page = NULL;
3534         unsigned int alloc_flags;
3535         unsigned long did_some_progress;
3536         enum compact_priority compact_priority;
3537         enum compact_result compact_result;
3538         int compaction_retries;
3539         int no_progress_loops;
3540         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3541
3542         /*
3543          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3544          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3545          * be using allocators in order of preference for an area that is
3546          * too large.
3547          */
3548         if (order >= MAX_ORDER) {
3549                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3550                 return NULL;
3551         }
3552
3553         /*
3554          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3555          * callers that are not in atomic context.
3556          */
3557         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3558                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3559                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3560
3561 retry_cpuset:
3562         compaction_retries = 0;
3563         no_progress_loops = 0;
3564         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3565         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3566         /*
3567          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3568          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3569          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3570          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3571          */
3572         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3573                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3574         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3575                 goto nopage;
3576
3577
3578         /*
3579          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3580          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3581          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3582          */
3583         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3584
3585         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3586                 wake_all_kswapds(order, ac);
3587
3588         /*
3589          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3590          * that first
3591          */
3592         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3593         if (page)
3594                 goto got_pg;
3595
3596         /*
3597          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3598          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. Don't try
3599          * that for allocations that are allowed to ignore watermarks, as the
3600          * ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3601          */
3602         if (can_direct_reclaim && order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
3603                 !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3604                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3605                                                 alloc_flags, ac,
3606                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3607                                                 &compact_result);
3608                 if (page)
3609                         goto got_pg;
3610
3611                 /*
3612                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3613                  * includes THP page fault allocations
3614                  */
3615                 if (gfp_mask & __GFP_NORETRY) {
3616                         /*
3617                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3618                          * it is because sync compaction recently failed. If
3619                          * this is the case and the caller requested a THP
3620                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3621                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3622                          * direct reclaim.
3623                          */
3624                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3625                                 goto nopage;
3626
3627                         /*
3628                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3629                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3630                          * using async compaction.
3631                          */
3632                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3633                 }
3634         }
3635
3636 retry:
3637         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3638         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3639                 wake_all_kswapds(order, ac);
3640
3641         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3642                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3643
3644         /*
3645          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3646          * These allocations are high priority and system rather than user
3647          * orientated.
3648          */
3649         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3650                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3651                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3652         }
3653
3654         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3655         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3656         if (page)
3657                 goto got_pg;
3658
3659         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3660         if (!can_direct_reclaim) {
3661                 /*
3662                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3663                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3664                  * to fail.
3665                  */
3666                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3667                 goto nopage;
3668         }
3669
3670         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3671         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3672                 /*
3673                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3674                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3675                  * for somebody to do a work for us.
3676                  */
3677                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3678                         cond_resched();
3679                         goto retry;
3680                 }
3681                 goto nopage;
3682         }
3683
3684         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3685         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3686                 goto nopage;
3687
3688
3689         /* Try direct reclaim and then allocating */
3690         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3691                                                         &did_some_progress);
3692         if (page)
3693                 goto got_pg;
3694
3695         /* Try direct compaction and then allocating */
3696         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3697                                         compact_priority, &compact_result);
3698         if (page)
3699                 goto got_pg;
3700
3701         /* Do not loop if specifically requested */
3702         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3703                 goto nopage;
3704
3705         /*
3706          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3707          * __GFP_REPEAT
3708          */
3709         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3710                 goto nopage;
3711
3712         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3713                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3714                 goto retry;
3715
3716         /*
3717          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3718          * reclaim is not able to make any progress because the current
3719          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3720          * of free memory (see __compaction_suitable)
3721          */
3722         if (did_some_progress > 0 &&
3723                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3724                                 compact_result, &compact_priority,
3725                                 &compaction_retries))
3726                 goto retry;
3727
3728         /*
3729          * It's possible we raced with cpuset update so the OOM would be
3730          * premature (see below the nopage: label for full explanation).
3731          */
3732         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3733                 goto retry_cpuset;
3734
3735         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3736         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3737         if (page)
3738                 goto got_pg;
3739
3740         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3741         if (did_some_progress) {
3742                 no_progress_loops = 0;
3743                 goto retry;
3744         }
3745
3746 nopage:
3747         /*
3748          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3749          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3750          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3751          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3752          * retry.
3753          */
3754         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3755                 goto retry_cpuset;
3756
3757         warn_alloc(gfp_mask,
3758                         "page allocation failure: order:%u", order);
3759 got_pg:
3760         return page;
3761 }
3762
3763 /*
3764  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3765  */
3766 struct page *
3767 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3768                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3769 {
3770         struct page *page;
3771         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
3772         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3773         struct alloc_context ac = {
3774                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3775                 .zonelist = zonelist,
3776                 .nodemask = nodemask,
3777                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3778         };
3779
3780         if (cpusets_enabled()) {
3781                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3782                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3783                 if (!ac.nodemask)
3784                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3785         }
3786
3787         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3788
3789         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3790
3791         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3792
3793         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3794                 return NULL;
3795
3796         /*
3797          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3798          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3799          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3800          */
3801         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3802                 return NULL;
3803
3804         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3805                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3806
3807         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3808         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3809
3810         /*
3811          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3812          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3813          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3814          */
3815         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3816                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3817         if (!ac.preferred_zoneref->zone) {
3818                 page = NULL;
3819                 /*
3820                  * This might be due to race with cpuset_current_mems_allowed
3821                  * update, so make sure we retry with original nodemask in the
3822                  * slow path.
3823                  */
3824                 goto no_zone;
3825         }
3826
3827         /* First allocation attempt */
3828         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3829         if (likely(page))
3830                 goto out;
3831
3832 no_zone:
3833         /*
3834          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3835          * because I/O on the device might not complete.
3836          */
3837         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3838         ac.spread_dirty_pages = false;
3839
3840         /*
3841          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3842          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3843          */
3844         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
3845                 ac.nodemask = nodemask;
3846
3847         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3848
3849 out:
3850         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
3851             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
3852                 __free_pages(page, order);
3853                 page = NULL;
3854         }
3855
3856         if (kmemcheck_enabled && page)
3857                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3858
3859         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3860
3861         return page;
3862 }
3863 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3864
3865 /*
3866  * Common helper functions.
3867  */
3868 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3869 {
3870         struct page *page;
3871
3872         /*
3873          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3874          * a highmem page
3875          */
3876         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3877
3878         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3879         if (!page)
3880                 return 0;
3881         return (unsigned long) page_address(page);
3882 }
3883 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3884
3885 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3886 {
3887         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3888 }
3889 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3890
3891 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3892 {
3893         if (put_page_testzero(page)) {
3894                 if (order == 0)
3895                         free_hot_cold_page(page, false);
3896                 else
3897                         __free_pages_ok(page, order);
3898         }
3899 }
3900
3901 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3902
3903 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3904 {
3905         if (addr != 0) {
3906                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3907                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3908         }
3909 }
3910
3911 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3912
3913 /*
3914  * Page Fragment:
3915  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3916  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3917  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3918  *
3919  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3920  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3921  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3922  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3923  */
3924 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3925                                        gfp_t gfp_mask)
3926 {
3927         struct page *page = NULL;
3928         gfp_t gfp = gfp_mask;
3929
3930 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3931         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3932                     __GFP_NOMEMALLOC;
3933         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3934                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3935         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3936 #endif
3937         if (unlikely(!page))
3938                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3939
3940         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3941
3942         return page;
3943 }
3944
3945 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3946                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3947 {
3948         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3949         struct page *page;
3950         int offset;
3951
3952         if (unlikely(!nc->va)) {
3953 refill:
3954                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3955                 if (!page)
3956                         return NULL;
3957
3958 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3959                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3960                 size = nc->size;
3961 #endif
3962                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3963                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3964                  */
3965                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
3966
3967                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3968                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3969                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
3970                 nc->offset = size;
3971         }
3972
3973         offset = nc->offset - fragsz;
3974         if (unlikely(offset < 0)) {
3975                 page = virt_to_page(nc->va);
3976
3977                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3978                         goto refill;
3979
3980 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3981                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3982                 size = nc->size;
3983 #endif
3984                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3985                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
3986
3987                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3988                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
3989                 offset = size - fragsz;
3990         }
3991
3992         nc->pagecnt_bias--;
3993         nc->offset = offset;
3994
3995         return nc->va + offset;
3996 }
3997 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3998
3999 /*
4000  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4001  */
4002 void __free_page_frag(void *addr)
4003 {
4004         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4005
4006         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4007                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4008 }
4009 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
4010
4011 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4012                 size_t size)
4013 {
4014         if (addr) {
4015                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4016                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4017
4018                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4019                 while (used < alloc_end) {
4020                         free_page(used);
4021                         used += PAGE_SIZE;
4022                 }
4023         }
4024         return (void *)addr;
4025 }
4026
4027 /**
4028  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4029  * @size: the number of bytes to allocate
4030  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4031  *
4032  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4033  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4034  * allocate memory in power-of-two pages.
4035  *
4036  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4037  *
4038  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4039  */
4040 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4041 {
4042         unsigned int order = get_order(size);
4043         unsigned long addr;
4044
4045         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4046         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4047 }
4048 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4049
4050 /**
4051  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4052  *                         pages on a node.
4053  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4054  * @size: the number of bytes to allocate
4055  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4056  *
4057  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4058  * back.
4059  */
4060 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4061 {
4062         unsigned int order = get_order(size);
4063         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4064         if (!p)
4065                 return NULL;
4066         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4067 }
4068
4069 /**
4070  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4071  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4072  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4073  *
4074  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4075  */
4076 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4077 {
4078         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4079         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4080
4081         while (addr < end) {
4082                 free_page(addr);
4083                 addr += PAGE_SIZE;
4084         }
4085 }
4086 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4087
4088 /**
4089  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4090  * @offset: The zone index of the highest zone
4091  *
4092  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4093  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4094  * zone, the number of pages is calculated as:
4095  *     managed_pages - high_pages
4096  */
4097 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4098 {
4099         struct zoneref *z;
4100         struct zone *zone;
4101
4102         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4103         unsigned long sum = 0;
4104
4105         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4106
4107         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4108                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4109                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4110                 if (size > high)
4111                         sum += size - high;
4112         }
4113
4114         return sum;
4115 }
4116
4117 /**
4118  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4119  *
4120  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4121  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4122  */
4123 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4124 {
4125         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4126 }
4127 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4128
4129 /**
4130  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4131  *
4132  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4133  * high watermark within all zones.
4134  */
4135 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4136 {
4137         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4138 }
4139
4140 static inline void show_node(struct zone *zone)
4141 {
4142         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4143                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4144 }
4145
4146 long si_mem_available(void)
4147 {
4148         long available;
4149         unsigned long pagecache;
4150         unsigned long wmark_low = 0;
4151         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4152         struct zone *zone;
4153         int lru;
4154
4155         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4156                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4157
4158         for_each_zone(zone)
4159                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4160
4161         /*
4162          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4163          * without causing swapping.
4164          */
4165         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4166
4167         /*
4168          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4169          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4170          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4171          */
4172         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4173         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4174         available += pagecache;
4175
4176         /*
4177          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4178          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4179          */
4180         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4181                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4182
4183         if (available < 0)
4184                 available = 0;
4185         return available;
4186 }
4187 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4188
4189 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4190 {
4191         val->totalram = totalram_pages;
4192         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4193         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4194         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4195         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4196         val->freehigh = nr_free_highpages();
4197         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4198 }
4199
4200 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4201
4202 #ifdef CONFIG_NUMA
4203 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4204 {
4205         int zone_type;          /* needs to be signed */
4206         unsigned long managed_pages = 0;
4207         unsigned long managed_highpages = 0;
4208         unsigned long free_highpages = 0;
4209         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4210
4211         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4212                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4213         val->totalram = managed_pages;
4214         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4215         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4216 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4217         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4218                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4219
4220                 if (is_highmem(zone)) {
4221                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4222                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4223                 }
4224         }
4225         val->totalhigh = managed_highpages;
4226         val->freehigh = free_highpages;
4227 #else
4228         val->totalhigh = managed_highpages;
4229         val->freehigh = free_highpages;
4230 #endif
4231         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4232 }
4233 #endif
4234
4235 /*
4236  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4237  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4238  */
4239 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4240 {
4241         bool ret = false;
4242         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4243
4244         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4245                 goto out;
4246
4247         do {
4248                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4249                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4250         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4251 out:
4252         return ret;
4253 }
4254
4255 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4256
4257 static void show_migration_types(unsigned char type)
4258 {
4259         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4260                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4261                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4262                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4263                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4264 #ifdef CONFIG_CMA
4265                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4266 #endif
4267 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4268                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4269 #endif
4270         };
4271         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4272         char *p = tmp;
4273         int i;
4274
4275         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4276                 if (type & (1 << i))
4277                         *p++ = types[i];
4278         }
4279
4280         *p = '\0';
4281         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4282 }
4283
4284 /*
4285  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4286  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4287  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4288  *
4289  * Bits in @filter:
4290  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4291  *   cpuset.
4292  */
4293 void show_free_areas(unsigned int filter)
4294 {
4295         unsigned long free_pcp = 0;
4296         int cpu;
4297         struct zone *zone;
4298         pg_data_t *pgdat;
4299
4300         for_each_populated_zone(zone) {
4301                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4302                         continue;
4303
4304                 for_each_online_cpu(cpu)
4305                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4306         }
4307
4308         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4309                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4310                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4311                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4312                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4313                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4314                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4315                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4316                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4317                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4318                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4319                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4320                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4321                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4322                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4323                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4324                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4325                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4326                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4327                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4328                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4329                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4330                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4331                 free_pcp,
4332                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4333
4334         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4335                 printk("Node %d"
4336                         " active_anon:%lukB"
4337                         " inactive_anon:%lukB"
4338                         " active_file:%lukB"
4339                         " inactive_file:%lukB"
4340                         " unevictable:%lukB"
4341                         " isolated(anon):%lukB"
4342                         " isolated(file):%lukB"
4343                         " mapped:%lukB"
4344                         " dirty:%lukB"
4345                         " writeback:%lukB"
4346                         " shmem:%lukB"
4347 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4348                         " shmem_thp: %lukB"
4349                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4350                         " anon_thp: %lukB"
4351 #endif
4352                         " writeback_tmp:%lukB"
4353                         " unstable:%lukB"
4354                         " pages_scanned:%lu"
4355                         " all_unreclaimable? %s"
4356                         "\n",
4357                         pgdat->node_id,
4358                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4359                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4360                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4361                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4362                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4363                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4364                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4365                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4366                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4367                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4368                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4369 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4370                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4371                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4372                                         * HPAGE_PMD_NR),
4373                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4374 #endif
4375                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4376                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4377                         node_page_state(pgdat, NR_PAGES_SCANNED),
4378                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4379                                 "yes" : "no");
4380         }
4381
4382         for_each_populated_zone(zone) {
4383                 int i;
4384
4385                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4386                         continue;
4387
4388                 free_pcp = 0;
4389                 for_each_online_cpu(cpu)
4390                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4391
4392                 show_node(zone);
4393                 printk(KERN_CONT
4394                         "%s"
4395                         " free:%lukB"
4396                         " min:%lukB"
4397                         " low:%lukB"
4398                         " high:%lukB"
4399                         " active_anon:%lukB"
4400                         " inactive_anon:%lukB"
4401                         " active_file:%lukB"
4402                         " inactive_file:%lukB"
4403                         " unevictable:%lukB"
4404                         " writepending:%lukB"
4405                         " present:%lukB"
4406                         " managed:%lukB"
4407                         " mlocked:%lukB"
4408                         " slab_reclaimable:%lukB"
4409                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4410                         " kernel_stack:%lukB"
4411                         " pagetables:%lukB"
4412                         " bounce:%lukB"
4413                         " free_pcp:%lukB"
4414                         " local_pcp:%ukB"
4415                         " free_cma:%lukB"
4416                         "\n",
4417                         zone->name,
4418                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4419                         K(min_wmark_pages(zone)),
4420                         K(low_wmark_pages(zone)),
4421                         K(high_wmark_pages(zone)),
4422                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4423                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4424                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4425                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4426                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4427                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4428                         K(zone->present_pages),
4429                         K(zone->managed_pages),
4430                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4431                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4432                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4433                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4434                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4435                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4436                         K(free_pcp),
4437                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4438                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4439                 printk("lowmem_reserve[]:");
4440                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4441                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4442                 printk(KERN_CONT "\n");
4443         }
4444
4445         for_each_populated_zone(zone) {
4446                 unsigned int order;
4447                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4448                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4449
4450                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4451                         continue;
4452                 show_node(zone);
4453                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4454
4455                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4456                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4457                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4458                         int type;
4459
4460                         nr[order] = area->nr_free;
4461                         total += nr[order] << order;
4462
4463                         types[order] = 0;
4464                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4465                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4466                                         types[order] |= 1 << type;
4467                         }
4468                 }
4469                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4470                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4471                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4472                                nr[order], K(1UL) << order);
4473                         if (nr[order])
4474                                 show_migration_types(types[order]);
4475                 }
4476                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4477         }
4478
4479         hugetlb_show_meminfo();
4480
4481         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4482
4483         show_swap_cache_info();
4484 }
4485
4486 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4487 {
4488         zoneref->zone = zone;
4489         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4490 }
4491
4492 /*
4493  * Builds allocation fallback zone lists.
4494  *
4495  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4496  */
4497 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4498                                 int nr_zones)
4499 {
4500         struct zone *zone;
4501         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4502
4503         do {
4504                 zone_type--;
4505                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4506                 if (managed_zone(zone)) {
4507                         zoneref_set_zone(zone,
4508                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4509                         check_highest_zone(zone_type);
4510                 }
4511         } while (zone_type);
4512
4513         return nr_zones;
4514 }
4515
4516
4517 /*
4518  *  zonelist_order:
4519  *  0 = automatic detection of better ordering.
4520  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4521  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4522  *
4523  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4524  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4525  */
4526 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4527 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4528 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4529
4530 /* zonelist order in the kernel.
4531  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4532  */
4533 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4534 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4535
4536
4537 #ifdef CONFIG_NUMA
4538 /* The value user specified ....changed by config */
4539 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4540 /* string for sysctl */
4541 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4542 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4543
4544 /*
4545  * interface for configure zonelist ordering.
4546  * command line option "numa_zonelist_order"
4547  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4548  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4549  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4550  */
4551
4552 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4553 {
4554         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4555                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4556         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4557                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4558         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4559                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4560         } else {
4561                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4562                 return -EINVAL;
4563         }
4564         return 0;
4565 }
4566
4567 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4568 {
4569         int ret;
4570
4571         if (!s)
4572                 return 0;
4573
4574         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4575         if (ret == 0)
4576                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4577
4578         return ret;
4579 }
4580 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4581
4582 /*
4583  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4584  */
4585 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4586                 void __user *buffer, size_t *length,
4587                 loff_t *ppos)
4588 {
4589         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4590         int ret;
4591         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4592
4593         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4594         if (write) {
4595                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4596                         ret = -EINVAL;
4597                         goto out;
4598                 }
4599                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4600         }
4601         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4602         if (ret)
4603                 goto out;
4604         if (write) {
4605                 int oldval = user_zonelist_order;
4606
4607                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4608                 if (ret) {
4609                         /*
4610                          * bogus value.  restore saved string
4611                          */
4612                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4613                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4614                         user_zonelist_order = oldval;
4615                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4616                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4617                         build_all_zonelists(NULL, NULL, false);
4618                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4619                 }
4620         }
4621 out:
4622         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4623         return ret;
4624 }
4625
4626
4627 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4628 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4629
4630 /**
4631  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4632  * @node: node whose fallback list we're appending
4633  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4634  *
4635  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4636  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4637  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4638  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4639  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4640  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4641  * on them otherwise.
4642  * It returns -1 if no node is found.
4643  */
4644 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4645 {
4646         int n, val;
4647         int min_val = INT_MAX;
4648         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4649         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4650
4651         /* Use the local node if we haven't already */
4652         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4653                 node_set(node, *used_node_mask);
4654                 return node;
4655         }
4656
4657         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4658
4659                 /* Don't want a node to appear more than once */
4660                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4661                         continue;
4662
4663                 /* Use the distance array to find the distance */
4664                 val = node_distance(node, n);
4665
4666                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4667                 val += (n < node);
4668
4669                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4670                 tmp = cpumask_of_node(n);
4671                 if (!cpumask_empty(tmp))
4672                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4673
4674                 /* Slight preference for less loaded node */
4675                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4676                 val += node_load[n];
4677
4678                 if (val < min_val) {
4679                         min_val = val;
4680                         best_node = n;
4681                 }
4682         }
4683
4684         if (best_node >= 0)
4685                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4686
4687         return best_node;
4688 }
4689
4690
4691 /*
4692  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4693  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4694  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4695  */
4696 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4697 {
4698         int j;
4699         struct zonelist *zonelist;
4700
4701         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4702         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4703                 ;
4704         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4705         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4706         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4707 }
4708
4709 /*
4710  * Build gfp_thisnode zonelists
4711  */
4712 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4713 {
4714         int j;
4715         struct zonelist *zonelist;
4716
4717         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4718         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4719         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4720         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4721 }
4722
4723 /*
4724  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4725  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4726  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4727  * may still exist in local DMA zone.
4728  */
4729 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4730
4731 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4732 {
4733         int pos, j, node;
4734         int zone_type;          /* needs to be signed */
4735         struct zone *z;
4736         struct zonelist *zonelist;
4737
4738         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4739         pos = 0;
4740         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4741                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4742                         node = node_order[j];
4743                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4744                         if (managed_zone(z)) {
4745                                 zoneref_set_zone(z,
4746                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4747                                 check_highest_zone(zone_type);
4748                         }
4749                 }
4750         }
4751         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4752         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4753 }
4754
4755 #if defined(CONFIG_64BIT)
4756 /*
4757  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4758  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4759  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4760  */
4761 static int default_zonelist_order(void)
4762 {
4763         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4764 }
4765 #else
4766 /*
4767  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4768  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4769  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4770  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4771  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4772  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4773  */
4774 static int default_zonelist_order(void)
4775 {
4776         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4777 }
4778 #endif /* CONFIG_64BIT */
4779
4780 static void set_zonelist_order(void)
4781 {
4782         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4783                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4784         else
4785                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4786 }
4787
4788 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4789 {
4790         int i, node, load;
4791         nodemask_t used_mask;
4792         int local_node, prev_node;
4793         struct zonelist *zonelist;
4794         unsigned int order = current_zonelist_order;
4795
4796         /* initialize zonelists */
4797         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4798                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4799                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4800                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4801         }
4802
4803         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4804         local_node = pgdat->node_id;
4805         load = nr_online_nodes;
4806         prev_node = local_node;
4807         nodes_clear(used_mask);
4808
4809         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4810         i = 0;
4811
4812         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4813                 /*
4814                  * We don't want to pressure a particular node.
4815                  * So adding penalty to the first node in same
4816                  * distance group to make it round-robin.
4817                  */
4818                 if (node_distance(local_node, node) !=
4819                     node_distance(local_node, prev_node))
4820                         node_load[node] = load;
4821
4822                 prev_node = node;
4823                 load--;
4824                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4825                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4826                 else
4827                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4828         }
4829
4830         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4831                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4832                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4833         }
4834
4835         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4836 }
4837
4838 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4839 /*
4840  * Return node id of node used for "local" allocations.
4841  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4842  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4843  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4844  */
4845 int local_memory_node(int node)
4846 {
4847         struct zoneref *z;
4848
4849         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4850                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4851                                    NULL);
4852         return z->zone->node;
4853 }
4854 #endif
4855
4856 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
4857 static void setup_min_slab_ratio(void);
4858 #else   /* CONFIG_NUMA */
4859
4860 static void set_zonelist_order(void)
4861 {
4862         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4863 }
4864
4865 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4866 {
4867         int node, local_node;
4868         enum zone_type j;
4869         struct zonelist *zonelist;
4870
4871         local_node = pgdat->node_id;
4872
4873         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4874         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4875
4876         /*
4877          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4878          * of all the other nodes.
4879          * We don't want to pressure a particular node, so when
4880          * building the zones for node N, we make sure that the
4881          * zones coming right after the local ones are those from
4882          * node N+1 (modulo N)
4883          */
4884         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4885                 if (!node_online(node))
4886                         continue;
4887                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4888         }
4889         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4890                 if (!node_online(node))
4891                         continue;
4892                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4893         }
4894
4895         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4896         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4897 }
4898
4899 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4900
4901 /*
4902  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4903  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4904  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4905  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4906  * with interrupts disabled.
4907  *
4908  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4909  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4910  * hotplugged processors.
4911  *
4912  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4913  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4914  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4915  */
4916 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4917 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4918 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4919
4920 /*
4921  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4922  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4923  */
4924 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4925
4926 /* return values int ....just for stop_machine() */
4927 static int __build_all_zonelists(void *data)
4928 {
4929         int nid;
4930         int cpu;
4931         pg_data_t *self = data;
4932
4933 #ifdef CONFIG_NUMA
4934         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4935 #endif
4936
4937         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4938                 build_zonelists(self);
4939         }
4940
4941         for_each_online_node(nid) {
4942                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4943
4944                 build_zonelists(pgdat);
4945         }
4946
4947         /*
4948          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4949          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4950          * each zone will be allocated later when the per cpu
4951          * allocator is available.
4952          *
4953          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4954          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4955          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4956          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4957          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4958          * (a chicken-egg dilemma).
4959          */
4960         for_each_possible_cpu(cpu) {
4961                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4962
4963 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4964                 /*
4965                  * We now know the "local memory node" for each node--
4966                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4967                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4968                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4969                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4970                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4971                  */
4972                 if (cpu_online(cpu))
4973                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4974 #endif
4975         }
4976
4977         return 0;
4978 }
4979
4980 static noinline void __init
4981 build_all_zonelists_init(void)
4982 {
4983         __build_all_zonelists(NULL);
4984         mminit_verify_zonelist();
4985         cpuset_init_current_mems_allowed();
4986 }
4987
4988 /*
4989  * Called with zonelists_mutex held always
4990  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4991  *
4992  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4993  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4994  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4995  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4996  */
4997 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone,
4998                                bool hotplug_context)
4999 {
5000         set_zonelist_order();
5001
5002         if (system_state == SYSTEM_BOOTING && !hotplug_context) {
5003                 build_all_zonelists_init();
5004         } else {
5005 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5006                 if (zone)
5007                         setup_zone_pageset(zone);
5008 #endif
5009                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5010                    of zonelist */
5011                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5012                 /* cpuset refresh routine should be here */
5013         }
5014         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5015         /*
5016          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5017          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5018          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5019          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5020          * disabled and enable it later
5021          */
5022         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5023                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5024         else
5025                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5026
5027         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5028                 nr_online_nodes,
5029                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5030                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5031                 vm_total_pages);
5032 #ifdef CONFIG_NUMA
5033         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5034 #endif
5035 }
5036
5037 /*
5038  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5039  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5040  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5041  */
5042 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5043                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5044 {
5045         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5046         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5047         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5048         unsigned long pfn;
5049         unsigned long nr_initialised = 0;
5050 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5051         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5052 #endif
5053
5054         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5055                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5056
5057         /*
5058          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5059          * memory
5060          */
5061         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5062                 start_pfn += altmap->reserve;
5063
5064         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5065                 /*
5066                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5067                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5068                  */
5069                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5070                         goto not_early;
5071
5072                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5073                         continue;
5074                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5075                         continue;
5076                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5077                         break;
5078
5079 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5080                 /*
5081                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5082                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5083                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5084                  */
5085                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5086                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5087                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5088                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5089                                                 break;
5090                                 r = tmp;
5091                         }
5092                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5093                             memblock_is_mirror(r)) {
5094                                 /* already initialized as NORMAL */
5095                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5096                                 continue;
5097                         }
5098                 }
5099 #endif
5100
5101 not_early:
5102                 /*
5103                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5104                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5105                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5106                  * the address space during boot when many long-lived
5107                  * kernel allocations are made.
5108                  *
5109                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5110                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5111                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5112                  * pfn out of zone.
5113                  */
5114                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5115                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5116
5117                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5118                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5119                 } else {
5120                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5121                 }
5122         }
5123 }
5124
5125 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5126 {
5127         unsigned int order, t;
5128         for_each_migratetype_order(order, t) {
5129                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5130                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5131         }
5132 }
5133
5134 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5135 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5136         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5137 #endif
5138
5139 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5140 {
5141 #ifdef CONFIG_MMU
5142         int batch;
5143
5144         /*
5145          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5146          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5147          *
5148          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5149          */
5150         batch = zone->managed_pages / 1024;
5151         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5152                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5153         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5154         if (batch < 1)
5155                 batch = 1;
5156
5157         /*
5158          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5159          * of 2 value was found to be more likely to have
5160          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5161          *
5162          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5163          * batches of pages, one task can end up with a lot
5164          * of pages of one half of the possible page colors
5165          * and the other with pages of the other colors.
5166          */
5167         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5168
5169         return batch;
5170
5171 #else
5172         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5173          * conditions.
5174          *
5175          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5176          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5177          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5178          *
5179          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5180          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5181          * can be a significant delay between the individual batches being
5182          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5183          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5184          */
5185         return 0;
5186 #endif
5187 }
5188
5189 /*
5190  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5191  * ->batch must never be higher then ->high.
5192  * The following function updates them in a safe manner without read side
5193  * locking.
5194  *
5195  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5196  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5197  *
5198  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5199  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5200  * exist).
5201  */
5202 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5203                 unsigned long batch)
5204 {
5205        /* start with a fail safe value for batch */
5206         pcp->batch = 1;
5207         smp_wmb();
5208
5209        /* Update high, then batch, in order */
5210         pcp->high = high;
5211         smp_wmb();
5212
5213         pcp->batch = batch;
5214 }
5215
5216 /* a companion to pageset_set_high() */
5217 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5218 {
5219         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5220 }
5221
5222 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5223 {
5224         struct per_cpu_pages *pcp;
5225         int migratetype;
5226
5227         memset(p, 0, sizeof(*p));
5228
5229         pcp = &p->pcp;
5230         pcp->count = 0;
5231         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5232                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5233 }
5234
5235 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5236 {
5237         pageset_init(p);
5238         pageset_set_batch(p, batch);
5239 }
5240
5241 /*
5242  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5243  * to the value high for the pageset p.
5244  */
5245 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5246                                 unsigned long high)
5247 {
5248         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5249         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5250                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5251
5252         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5253 }
5254
5255 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5256                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5257 {
5258         if (percpu_pagelist_fraction)
5259                 pageset_set_high(pcp,
5260                         (zone->managed_pages /
5261                                 percpu_pagelist_fraction));
5262         else
5263                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5264 }
5265
5266 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5267 {
5268         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5269
5270         pageset_init(pcp);
5271         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5272 }
5273
5274 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5275 {
5276         int cpu;
5277         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5278         for_each_possible_cpu(cpu)
5279                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5280 }
5281
5282 /*
5283  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5284  * Before this call only boot pagesets were available.
5285  */
5286 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5287 {
5288         struct pglist_data *pgdat;
5289         struct zone *zone;
5290
5291         for_each_populated_zone(zone)
5292                 setup_zone_pageset(zone);
5293
5294         for_each_online_pgdat(pgdat)
5295                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5296                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5297 }
5298
5299 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5300 {
5301         /*
5302          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5303          * relies on the ability of the linker to provide the
5304          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5305          */
5306         zone->pageset = &boot_pageset;
5307
5308         if (populated_zone(zone))
5309                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5310                         zone->name, zone->present_pages,
5311                                          zone_batchsize(zone));
5312 }
5313
5314 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5315                                         unsigned long zone_start_pfn,
5316                                         unsigned long size)
5317 {
5318         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5319
5320         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5321
5322         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5323
5324         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5325                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5326                         pgdat->node_id,
5327                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5328                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5329
5330         zone_init_free_lists(zone);
5331         zone->initialized = 1;
5332
5333         return 0;
5334 }
5335
5336 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5337 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5338
5339 /*
5340  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5341  */
5342 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5343                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5344 {
5345         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5346         int nid;
5347
5348         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5349                 return state->last_nid;
5350
5351         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5352         if (nid != -1) {
5353                 state->last_start = start_pfn;
5354                 state->last_end = end_pfn;
5355                 state->last_nid = nid;
5356         }
5357
5358         return nid;
5359 }
5360 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5361
5362 /**
5363  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5364  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5365  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5366  *
5367  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5368  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5369  * memblock_free_early_nid() manually.
5370  */
5371 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5372 {
5373         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5374         int i, this_nid;
5375
5376         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5377                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5378                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5379
5380                 if (start_pfn < end_pfn)
5381                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5382                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5383                                         this_nid);
5384         }
5385 }
5386
5387 /**
5388  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5389  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5390  *
5391  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5392  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5393  */
5394 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5395 {
5396         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5397         int i, this_nid;
5398
5399         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5400                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5401 }
5402
5403 /**
5404  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5405  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5406  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5407  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5408  *
5409  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5410  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5411  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5412  * PFNs will be 0.
5413  */
5414 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5415                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5416 {
5417         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5418         int i;
5419
5420         *start_pfn = -1UL;
5421         *end_pfn = 0;
5422
5423         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5424                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5425                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5426         }
5427
5428         if (*start_pfn == -1UL)
5429                 *start_pfn = 0;
5430 }
5431
5432 /*
5433  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5434  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5435  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5436  */
5437 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5438 {
5439         int zone_index;
5440         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5441                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5442                         continue;
5443
5444                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5445                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5446                         break;
5447         }
5448
5449         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5450         movable_zone = zone_index;
5451 }
5452
5453 /*
5454  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5455  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5456  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5457  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5458  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5459  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5460  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5461  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5462  */
5463 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5464                                         unsigned long zone_type,
5465                                         unsigned long node_start_pfn,
5466                                         unsigned long node_end_pfn,
5467                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5468                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5469 {
5470         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5471         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5472                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5473                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5474                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5475                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5476                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5477
5478                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5479                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5480                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5481                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5482                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5483
5484                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5485                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5486                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5487         }
5488 }
5489
5490 /*
5491  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5492  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5493  */
5494 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5495                                         unsigned long zone_type,
5496                                         unsigned long node_start_pfn,
5497                                         unsigned long node_end_pfn,
5498                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5499                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5500                                         unsigned long *ignored)
5501 {
5502         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5503         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5504         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5505         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5506                 return 0;
5507
5508         /* Get the start and end of the zone */
5509         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5510         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5511         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5512                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5513                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5514
5515         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5516         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5517                 return 0;
5518
5519         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5520         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5521         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5522
5523         /* Return the spanned pages */
5524         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5525 }
5526
5527 /*
5528  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5529  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5530  */
5531 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5532                                 unsigned long range_start_pfn,
5533                                 unsigned long range_end_pfn)
5534 {
5535         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5536         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5537         int i;
5538
5539         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5540                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5541                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5542                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5543         }
5544         return nr_absent;
5545 }
5546
5547 /**
5548  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5549  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5550  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5551  *
5552  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5553  */
5554 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5555                                                         unsigned long end_pfn)
5556 {
5557         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5558 }
5559
5560 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5561 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5562                                         unsigned long zone_type,
5563                                         unsigned long node_start_pfn,
5564                                         unsigned long node_end_pfn,
5565                                         unsigned long *ignored)
5566 {
5567         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5568         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5569         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5570         unsigned long nr_absent;
5571
5572         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5573         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5574                 return 0;
5575
5576         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5577         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5578
5579         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5580                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5581                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5582         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5583
5584         /*
5585          * ZONE_MOVABLE handling.
5586          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5587          * and vice versa.
5588          */
5589         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5590                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5591                 struct memblock_region *r;
5592
5593                 for_each_memblock(memory, r) {
5594                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5595                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5596                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5597                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5598
5599                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5600                             memblock_is_mirror(r))
5601                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5602
5603                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5604                             !memblock_is_mirror(r))
5605                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5606                 }
5607         }
5608
5609         return nr_absent;
5610 }
5611
5612 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5613 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5614                                         unsigned long zone_type,
5615                                         unsigned long node_start_pfn,
5616                                         unsigned long node_end_pfn,
5617                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5618                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5619                                         unsigned long *zones_size)
5620 {
5621         unsigned int zone;
5622
5623         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5624         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5625                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5626
5627         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5628
5629         return zones_size[zone_type];
5630 }
5631
5632 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5633                                                 unsigned long zone_type,
5634                                                 unsigned long node_start_pfn,
5635                                                 unsigned long node_end_pfn,
5636                                                 unsigned long *zholes_size)
5637 {
5638         if (!zholes_size)
5639                 return 0;
5640
5641         return zholes_size[zone_type];
5642 }
5643
5644 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5645
5646 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5647                                                 unsigned long node_start_pfn,
5648                                                 unsigned long node_end_pfn,
5649                                                 unsigned long *zones_size,
5650                                                 unsigned long *zholes_size)
5651 {
5652         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5653         enum zone_type i;
5654
5655         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5656                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5657                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5658                 unsigned long size, real_size;
5659
5660                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5661                                                   node_start_pfn,
5662                                                   node_end_pfn,
5663                                                   &zone_start_pfn,
5664                                                   &zone_end_pfn,
5665                                                   zones_size);
5666                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5667                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5668                                                   zholes_size);
5669                 if (size)
5670                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5671                 else
5672                         zone->zone_start_pfn = 0;
5673                 zone->spanned_pages = size;
5674                 zone->present_pages = real_size;
5675
5676                 totalpages += size;
5677                 realtotalpages += real_size;
5678         }
5679
5680         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5681         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5682         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5683                                                         realtotalpages);
5684 }
5685
5686 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5687 /*
5688  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5689  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5690  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5691  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5692  * bytes.
5693  */
5694 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5695 {
5696         unsigned long usemapsize;
5697
5698         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5699         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5700         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5701         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5702         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5703
5704         return usemapsize / 8;
5705 }
5706
5707 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5708                                 struct zone *zone,
5709                                 unsigned long zone_start_pfn,
5710                                 unsigned long zonesize)
5711 {
5712         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5713         zone->pageblock_flags = NULL;
5714         if (usemapsize)
5715                 zone->pageblock_flags =
5716                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5717                                                          pgdat->node_id);
5718 }
5719 #else
5720 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5721                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5722 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5723
5724 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5725
5726 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5727 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5728 {
5729         unsigned int order;
5730
5731         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5732         if (pageblock_order)
5733                 return;
5734
5735         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5736                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5737         else
5738                 order = MAX_ORDER - 1;
5739
5740         /*
5741          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5742          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5743          * powerpc.
5744          */
5745         pageblock_order = order;
5746 }
5747 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5748
5749 /*
5750  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5751  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5752  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5753  * the kernel config
5754  */
5755 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5756 {
5757 }
5758
5759 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5760
5761 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5762                                                    unsigned long present_pages)
5763 {
5764         unsigned long pages = spanned_pages;
5765
5766         /*
5767          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5768          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5769          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5770          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5771          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5772          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5773          */
5774         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5775             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5776                 pages = present_pages;
5777
5778         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5779 }
5780
5781 /*
5782  * Set up the zone data structures:
5783  *   - mark all pages reserved
5784  *   - mark all memory queues empty
5785  *   - clear the memory bitmaps
5786  *
5787  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5788  */
5789 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5790 {
5791         enum zone_type j;
5792         int nid = pgdat->node_id;
5793         int ret;
5794
5795         pgdat_resize_init(pgdat);
5796 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5797         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5798         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5799         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5800 #endif
5801 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5802         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5803         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5804         pgdat->split_queue_len = 0;
5805 #endif
5806         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5807         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5808 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5809         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5810 #endif
5811         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5812         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
5813         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
5814
5815         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5816                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5817                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5818                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5819
5820                 size = zone->spanned_pages;
5821                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5822
5823                 /*
5824                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5825                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5826                  * and per-cpu initialisations
5827                  */
5828                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5829                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5830                         if (freesize >= memmap_pages) {
5831                                 freesize -= memmap_pages;
5832                                 if (memmap_pages)
5833                                         printk(KERN_DEBUG
5834                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5835                                                zone_names[j], memmap_pages);
5836                         } else
5837                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5838                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5839                 }
5840
5841                 /* Account for reserved pages */
5842                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5843                         freesize -= dma_reserve;
5844                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5845                                         zone_names[0], dma_reserve);
5846                 }
5847
5848                 if (!is_highmem_idx(j))
5849                         nr_kernel_pages += freesize;
5850                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5851                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5852                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5853                 nr_all_pages += freesize;
5854
5855                 /*
5856                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5857                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5858                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5859                  */
5860                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5861 #ifdef CONFIG_NUMA
5862                 zone->node = nid;
5863 #endif
5864                 zone->name = zone_names[j];
5865                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5866                 spin_lock_init(&zone->lock);
5867                 zone_seqlock_init(zone);
5868                 zone_pcp_init(zone);
5869
5870                 if (!size)
5871                         continue;
5872
5873                 set_pageblock_order();
5874                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5875                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5876                 BUG_ON(ret);
5877                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5878         }
5879 }
5880
5881 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5882 {
5883         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5884         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5885
5886         /* Skip empty nodes */
5887         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5888                 return;
5889
5890 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5891         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5892         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5893         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5894         if (!pgdat->node_mem_map) {
5895                 unsigned long size, end;
5896                 struct page *map;
5897
5898                 /*
5899                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5900                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5901                  * for the buddy allocator to function correctly.
5902                  */
5903                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5904                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5905                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5906                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5907                 if (!map)
5908                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5909                                                                pgdat->node_id);
5910                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5911         }
5912 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5913         /*
5914          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5915          */
5916         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5917                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5918 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5919                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5920                         mem_map -= offset;
5921 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5922         }
5923 #endif
5924 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5925 }
5926
5927 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5928                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5929 {
5930         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5931         unsigned long start_pfn = 0;
5932         unsigned long end_pfn = 0;
5933
5934         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5935         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
5936
5937         pgdat->node_id = nid;
5938         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5939         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
5940 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5941         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5942         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5943                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5944                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5945 #else
5946         start_pfn = node_start_pfn;
5947 #endif
5948         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5949                                   zones_size, zholes_size);
5950
5951         alloc_node_mem_map(pgdat);
5952 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5953         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5954                 nid, (unsigned long)pgdat,
5955                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5956 #endif
5957
5958         reset_deferred_meminit(pgdat);
5959         free_area_init_core(pgdat);
5960 }
5961
5962 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5963
5964 #if MAX_NUMNODES > 1
5965 /*
5966  * Figure out the number of possible node ids.
5967  */
5968 void __init setup_nr_node_ids(void)
5969 {
5970         unsigned int highest;
5971
5972         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5973         nr_node_ids = highest + 1;
5974 }
5975 #endif
5976
5977 /**
5978  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5979  *
5980  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5981  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5982  * all the nodes.
5983  *
5984  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5985  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5986  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5987  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5988  *
5989  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5990  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5991  * populated node map.
5992  *
5993  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5994  * requirement (single node).
5995  */
5996 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5997 {
5998         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5999         unsigned long start, end, mask;
6000         int last_nid = -1;
6001         int i, nid;
6002
6003         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6004                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6005                         last_nid = nid;
6006                         last_end = end;
6007                         continue;
6008                 }
6009
6010                 /*
6011                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6012                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6013                  * too coarse to separate the current node from the last.
6014                  */
6015                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6016                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6017                         mask <<= 1;
6018
6019                 /* accumulate all internode masks */
6020                 accl_mask |= mask;
6021         }
6022
6023         /* convert mask to number of pages */
6024         return ~accl_mask + 1;
6025 }
6026
6027 /* Find the lowest pfn for a node */
6028 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6029 {
6030         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6031         unsigned long start_pfn;
6032         int i;
6033
6034         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6035                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6036
6037         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6038                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6039                 return 0;
6040         }
6041
6042         return min_pfn;
6043 }
6044
6045 /**
6046  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6047  *
6048  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6049  * memblock_set_node().
6050  */
6051 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6052 {
6053         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6054 }
6055
6056 /*
6057  * early_calculate_totalpages()
6058  * Sum pages in active regions for movable zone.
6059  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6060  */
6061 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6062 {
6063         unsigned long totalpages = 0;
6064         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6065         int i, nid;
6066
6067         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6068                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6069
6070                 totalpages += pages;
6071                 if (pages)
6072                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6073         }
6074         return totalpages;
6075 }
6076
6077 /*
6078  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6079  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6080  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6081  * others
6082  */
6083 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6084 {
6085         int i, nid;
6086         unsigned long usable_startpfn;
6087         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6088         /* save the state before borrow the nodemask */
6089         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6090         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6091         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6092         struct memblock_region *r;
6093
6094         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6095         find_usable_zone_for_movable();
6096
6097         /*
6098          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6099          * options.
6100          */
6101         if (movable_node_is_enabled()) {
6102                 for_each_memblock(memory, r) {
6103                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6104                                 continue;
6105
6106                         nid = r->nid;
6107
6108                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6109                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6110                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6111                                 usable_startpfn;
6112                 }
6113
6114                 goto out2;
6115         }
6116
6117         /*
6118          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6119          */
6120         if (mirrored_kernelcore) {
6121                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6122
6123                 for_each_memblock(memory, r) {
6124                         if (memblock_is_mirror(r))
6125                                 continue;
6126
6127                         nid = r->nid;
6128
6129                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6130
6131                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6132                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6133                                 continue;
6134                         }
6135
6136                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6137                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6138                                 usable_startpfn;
6139                 }
6140
6141                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6142                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6143
6144                 goto out2;
6145         }
6146
6147         /*
6148          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6149          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6150          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6151          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6152          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6153          * what movablecore would have allowed.
6154          */
6155         if (required_movablecore) {
6156                 unsigned long corepages;
6157
6158                 /*
6159                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6160                  * was requested by the user
6161                  */
6162                 required_movablecore =
6163                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6164                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6165                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6166
6167                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6168         }
6169
6170         /*
6171          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6172          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6173          */
6174         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6175                 goto out;
6176
6177         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6178         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6179
6180 restart:
6181         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6182         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6183         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6184                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6185
6186                 /*
6187                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6188                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6189                  * amount of memory for the kernel
6190                  */
6191                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6192                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6193
6194                 /*
6195                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6196                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6197                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6198                  */
6199                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6200
6201                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6202                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6203                         unsigned long size_pages;
6204
6205                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6206                         if (start_pfn >= end_pfn)
6207                                 continue;
6208
6209                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6210                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6211                                 unsigned long kernel_pages;
6212                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6213                                                                 - start_pfn;
6214
6215                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6216                                                         kernelcore_remaining);
6217                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6218                                                         required_kernelcore);
6219
6220                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6221                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6222
6223                                         /*
6224                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6225                                          * that if we have to rebalance
6226                                          * kernelcore across nodes, we will
6227                                          * not double account here
6228                                          */
6229                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6230                                         continue;
6231                                 }
6232                                 start_pfn = usable_startpfn;
6233                         }
6234
6235                         /*
6236                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6237                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6238                          * number of pages used as kernelcore
6239                          */
6240                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6241                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6242                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6243                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6244
6245                         /*
6246                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6247                          * break if the kernelcore for this node has been
6248                          * satisfied
6249                          */
6250                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6251                                                                 size_pages);
6252                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6253                         if (!kernelcore_remaining)
6254                                 break;
6255                 }
6256         }
6257
6258         /*
6259          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6260          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6261          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6262          * satisfied
6263          */
6264         usable_nodes--;
6265         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6266                 goto restart;
6267
6268 out2:
6269         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6270         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6271                 zone_movable_pfn[nid] =
6272                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6273
6274 out:
6275         /* restore the node_state */
6276         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6277 }
6278
6279 /* Any regular or high memory on that node ? */
6280 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6281 {
6282         enum zone_type zone_type;
6283
6284         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6285                 return;
6286
6287         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6288                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6289                 if (populated_zone(zone)) {
6290                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6291                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6292                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6293                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6294                         break;
6295                 }
6296         }
6297 }
6298
6299 /**
6300  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6301  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6302  *
6303  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6304  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6305  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6306  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6307  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6308  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6309  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6310  * at arch_max_dma_pfn.
6311  */
6312 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6313 {
6314         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6315         int i, nid;
6316
6317         /* Record where the zone boundaries are */
6318         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6319                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6320         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6321                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6322
6323         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6324
6325         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6326                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6327                         continue;
6328
6329                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6330                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6331                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6332
6333                 start_pfn = end_pfn;
6334         }
6335         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6336         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6337
6338         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6339         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6340         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6341
6342         /* Print out the zone ranges */
6343         pr_info("Zone ranges:\n");
6344         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6345                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6346                         continue;
6347                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6348                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6349                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6350                         pr_cont("empty\n");
6351                 else
6352                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6353                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6354                                         << PAGE_SHIFT,
6355                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6356                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6357         }
6358
6359         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6360         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6361         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6362                 if (zone_movable_pfn[i])
6363                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6364                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6365         }
6366
6367         /* Print out the early node map */
6368         pr_info("Early memory node ranges\n");
6369         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6370                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6371                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6372                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6373
6374         /* Initialise every node */
6375         mminit_verify_pageflags_layout();
6376         setup_nr_node_ids();
6377         for_each_online_node(nid) {
6378                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6379                 free_area_init_node(nid, NULL,
6380                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6381
6382                 /* Any memory on that node */
6383                 if (pgdat->node_present_pages)
6384                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6385                 check_for_memory(pgdat, nid);
6386         }
6387 }
6388
6389 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6390 {
6391         unsigned long long coremem;
6392         if (!p)
6393                 return -EINVAL;
6394
6395         coremem = memparse(p, &p);
6396         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6397
6398         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6399         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6400
6401         return 0;
6402 }
6403
6404 /*
6405  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6406  * cannot be reclaimed or migrated.
6407  */
6408 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6409 {
6410         /* parse kernelcore=mirror */
6411         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6412                 mirrored_kernelcore = true;
6413                 return 0;
6414         }
6415
6416         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6417 }
6418
6419 /*
6420  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6421  * can be reclaimed or migrated.
6422  */
6423 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6424 {
6425         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6426 }
6427
6428 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6429 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6430
6431 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6432
6433 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6434 {
6435         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6436         page_zone(page)->managed_pages += count;
6437         totalram_pages += count;
6438 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6439         if (PageHighMem(page))
6440                 totalhigh_pages += count;
6441 #endif
6442         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6443 }
6444 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6445
6446 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6447 {
6448         void *pos;
6449         unsigned long pages = 0;
6450
6451         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6452         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6453         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6454                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6455                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6456                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6457         }
6458
6459         if (pages && s)
6460                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6461                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6462
6463         return pages;
6464 }
6465 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6466
6467 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6468 void free_highmem_page(struct page *page)
6469 {
6470         __free_reserved_page(page);
6471         totalram_pages++;
6472         page_zone(page)->managed_pages++;
6473         totalhigh_pages++;
6474 }
6475 #endif
6476
6477
6478 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6479 {
6480         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6481         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6482
6483         physpages = get_num_physpages();
6484         codesize = _etext - _stext;
6485         datasize = _edata - _sdata;
6486         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6487         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6488         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6489         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6490
6491         /*
6492          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6493          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6494          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6495          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6496          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6497          */
6498 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6499         do { \
6500                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6501                         size -= adj; \
6502         } while (0)
6503
6504         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6505                      _sinittext, init_code_size);
6506         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6507         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6508         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6509         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6510
6511 #undef  adj_init_size
6512
6513         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6514 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6515                 ", %luK highmem"
6516 #endif
6517                 "%s%s)\n",
6518                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6519                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6520                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6521                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6522                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6523                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6524 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6525                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6526 #endif
6527                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6528 }
6529
6530 /**
6531  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6532  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6533  *
6534  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6535  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6536  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6537  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6538  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6539  * smaller per-cpu batchsize.
6540  */
6541 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6542 {
6543         dma_reserve = new_dma_reserve;
6544 }
6545
6546 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6547 {
6548         free_area_init_node(0, zones_size,
6549                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6550 }
6551
6552 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6553                                  unsigned long action, void *hcpu)
6554 {
6555         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6556
6557         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6558                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6559                 drain_pages(cpu);
6560
6561                 /*
6562                  * Spill the event counters of the dead processor
6563                  * into the current processors event counters.
6564                  * This artificially elevates the count of the current
6565                  * processor.
6566                  */
6567                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6568
6569                 /*
6570                  * Zero the differential counters of the dead processor
6571                  * so that the vm statistics are consistent.
6572                  *
6573                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6574                  * race with what we are doing.
6575                  */
6576                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6577         }
6578         return NOTIFY_OK;
6579 }
6580
6581 void __init page_alloc_init(void)
6582 {
6583         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6584 }
6585
6586 /*
6587  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6588  *      or min_free_kbytes changes.
6589  */
6590 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6591 {
6592         struct pglist_data *pgdat;
6593         unsigned long reserve_pages = 0;
6594         enum zone_type i, j;
6595
6596         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6597
6598                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6599
6600                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6601                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6602                         long max = 0;
6603
6604                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6605                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6606                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6607                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6608                         }
6609
6610                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6611                         max += high_wmark_pages(zone);
6612
6613                         if (max > zone->managed_pages)
6614                                 max = zone->managed_pages;
6615
6616                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6617
6618                         reserve_pages += max;
6619                 }
6620         }
6621         totalreserve_pages = reserve_pages;
6622 }
6623
6624 /*
6625  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6626  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6627  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6628  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6629  */
6630 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6631 {
6632         struct pglist_data *pgdat;
6633         enum zone_type j, idx;
6634
6635         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6636                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6637                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6638                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6639
6640                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6641
6642                         idx = j;
6643                         while (idx) {
6644                                 struct zone *lower_zone;
6645
6646                                 idx--;
6647
6648                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6649                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6650
6651                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6652                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6653                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6654                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6655                         }
6656                 }
6657         }
6658
6659         /* update totalreserve_pages */
6660         calculate_totalreserve_pages();
6661 }
6662
6663 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6664 {
6665         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6666         unsigned long lowmem_pages = 0;
6667         struct zone *zone;
6668         unsigned long flags;
6669
6670         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6671         for_each_zone(zone) {
6672                 if (!is_highmem(zone))
6673                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6674         }
6675
6676         for_each_zone(zone) {
6677                 u64 tmp;
6678
6679                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6680                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6681                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6682                 if (is_highmem(zone)) {
6683                         /*
6684                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6685                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6686                          * value here.
6687                          *
6688                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6689                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6690                          * not be capped for highmem.
6691                          */
6692                         unsigned long min_pages;
6693
6694                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6695                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6696                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6697                 } else {
6698                         /*
6699                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6700                          * proportionate to the zone's size.
6701                          */
6702                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6703                 }
6704
6705                 /*
6706                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6707                  * scale factor in proportion to available memory, but
6708                  * ensure a minimum size on small systems.
6709                  */
6710                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6711                             mult_frac(zone->managed_pages,
6712                                       watermark_scale_factor, 10000));
6713
6714                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6715                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6716
6717                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6718         }
6719
6720         /* update totalreserve_pages */
6721         calculate_totalreserve_pages();
6722 }
6723
6724 /**
6725  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6726  * or when memory is hot-{added|removed}
6727  *
6728  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6729  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6730  */
6731 void setup_per_zone_wmarks(void)
6732 {
6733         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6734         __setup_per_zone_wmarks();
6735         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6736 }
6737
6738 /*
6739  * Initialise min_free_kbytes.
6740  *
6741  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6742  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6743  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6744  *
6745  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6746  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6747  *
6748  * which yields
6749  *
6750  * 16MB:        512k
6751  * 32MB:        724k
6752  * 64MB:        1024k
6753  * 128MB:       1448k
6754  * 256MB:       2048k
6755  * 512MB:       2896k
6756  * 1024MB:      4096k
6757  * 2048MB:      5792k
6758  * 4096MB:      8192k
6759  * 8192MB:      11584k
6760  * 16384MB:     16384k
6761  */
6762 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6763 {
6764         unsigned long lowmem_kbytes;
6765         int new_min_free_kbytes;
6766
6767         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6768         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6769
6770         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6771                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6772                 if (min_free_kbytes < 128)
6773                         min_free_kbytes = 128;
6774                 if (min_free_kbytes > 65536)
6775                         min_free_kbytes = 65536;
6776         } else {
6777                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6778                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6779         }
6780         setup_per_zone_wmarks();
6781         refresh_zone_stat_thresholds();
6782         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6783
6784 #ifdef CONFIG_NUMA
6785         setup_min_unmapped_ratio();
6786         setup_min_slab_ratio();
6787 #endif
6788
6789         khugepaged_min_free_kbytes_update();
6790
6791         return 0;
6792 }
6793 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6794
6795 /*
6796  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6797  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6798  *      changes.
6799  */
6800 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6801         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6802 {
6803         int rc;
6804
6805         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6806         if (rc)
6807                 return rc;
6808
6809         if (write) {
6810                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6811                 setup_per_zone_wmarks();
6812         }
6813         return 0;
6814 }
6815
6816 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6817         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6818 {
6819         int rc;
6820
6821         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6822         if (rc)
6823                 return rc;
6824
6825         if (write)
6826                 setup_per_zone_wmarks();
6827
6828         return 0;
6829 }
6830
6831 #ifdef CONFIG_NUMA
6832 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
6833 {
6834         pg_data_t *pgdat;
6835         struct zone *zone;
6836
6837         for_each_online_pgdat(pgdat)
6838                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
6839
6840         for_each_zone(zone)
6841                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
6842                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6843 }
6844
6845
6846 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6847         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6848 {
6849         int rc;
6850
6851         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6852         if (rc)
6853                 return rc;
6854
6855         setup_min_unmapped_ratio();
6856
6857         return 0;
6858 }
6859
6860 static void setup_min_slab_ratio(void)
6861 {
6862         pg_data_t *pgdat;
6863         struct zone *zone;
6864
6865         for_each_online_pgdat(pgdat)
6866                 pgdat->min_slab_pages = 0;
6867
6868         for_each_zone(zone)
6869                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
6870                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6871 }
6872
6873 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6874         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6875 {
6876         int rc;
6877
6878         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6879         if (rc)
6880                 return rc;
6881
6882         setup_min_slab_ratio();
6883
6884         return 0;
6885 }
6886 #endif
6887
6888 /*
6889  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6890  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6891  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6892  *
6893  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6894  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6895  * if in function of the boot time zone sizes.
6896  */
6897 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6898         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6899 {
6900         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6901         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6902         return 0;
6903 }
6904
6905 /*
6906  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6907  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6908  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6909  */
6910 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6911         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6912 {
6913         struct zone *zone;
6914         int old_percpu_pagelist_fraction;
6915         int ret;
6916
6917         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6918         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6919
6920         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6921         if (!write || ret < 0)
6922                 goto out;
6923
6924         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6925         if (percpu_pagelist_fraction &&
6926             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6927                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6928                 ret = -EINVAL;
6929                 goto out;
6930         }
6931
6932         /* No change? */
6933         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6934                 goto out;
6935
6936         for_each_populated_zone(zone) {
6937                 unsigned int cpu;
6938
6939                 for_each_possible_cpu(cpu)
6940                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6941                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6942         }
6943 out:
6944         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6945         return ret;
6946 }
6947
6948 #ifdef CONFIG_NUMA
6949 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6950
6951 static int __init set_hashdist(char *str)
6952 {
6953         if (!str)
6954                 return 0;
6955         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6956         return 1;
6957 }
6958 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6959 #endif
6960
6961 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
6962 /*
6963  * Returns the number of pages that arch has reserved but
6964  * is not known to alloc_large_system_hash().
6965  */
6966 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
6967 {
6968         return 0;
6969 }
6970 #endif
6971
6972 /*
6973  * allocate a large system hash table from bootmem
6974  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6975  *   quantity of entries
6976  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6977  */
6978 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6979                                      unsigned long bucketsize,
6980                                      unsigned long numentries,
6981                                      int scale,
6982                                      int flags,
6983                                      unsigned int *_hash_shift,
6984                                      unsigned int *_hash_mask,
6985                                      unsigned long low_limit,
6986                                      unsigned long high_limit)
6987 {
6988         unsigned long long max = high_limit;
6989         unsigned long log2qty, size;
6990         void *table = NULL;
6991
6992         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6993         if (!numentries) {
6994                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6995                 numentries = nr_kernel_pages;
6996                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
6997
6998                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6999                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7000                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7001
7002                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7003                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7004                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7005                 else
7006                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7007
7008                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7009                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7010                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7011                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7012                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7013                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7014                                 BUG_ON(!numentries);
7015                         }
7016                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7017                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7018         }
7019         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7020
7021         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7022         if (max == 0) {
7023                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7024                 do_div(max, bucketsize);
7025         }
7026         max = min(max, 0x80000000ULL);
7027
7028         if (numentries < low_limit)
7029                 numentries = low_limit;
7030         if (numentries > max)
7031                 numentries = max;
7032
7033         log2qty = ilog2(numentries);
7034
7035         do {
7036                 size = bucketsize << log2qty;
7037                 if (flags & HASH_EARLY)
7038                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7039                 else if (hashdist)
7040                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7041                 else {
7042                         /*
7043                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7044                          * some pages at the end of hash table which
7045                          * alloc_pages_exact() automatically does
7046                          */
7047                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7048                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7049                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7050                         }
7051                 }
7052         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7053
7054         if (!table)
7055                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7056
7057         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7058                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7059
7060         if (_hash_shift)
7061                 *_hash_shift = log2qty;
7062         if (_hash_mask)
7063                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7064
7065         return table;
7066 }
7067
7068 /*
7069  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7070  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7071  *
7072  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7073  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7074  * expect this function should be exact.
7075  */
7076 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7077                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7078 {
7079         unsigned long pfn, iter, found;
7080         int mt;
7081
7082         /*
7083          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7084          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7085          */
7086         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7087                 return false;
7088         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7089         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7090                 return false;
7091
7092         pfn = page_to_pfn(page);
7093         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7094                 unsigned long check = pfn + iter;
7095
7096                 if (!pfn_valid_within(check))
7097                         continue;
7098
7099                 page = pfn_to_page(check);
7100
7101                 /*
7102                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7103                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7104                  * handle each tail page individually in migration.
7105                  */
7106                 if (PageHuge(page)) {
7107                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7108                         continue;
7109                 }
7110
7111                 /*
7112                  * We can't use page_count without pin a page
7113                  * because another CPU can free compound page.
7114                  * This check already skips compound tails of THP
7115                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7116                  */
7117                 if (!page_ref_count(page)) {
7118                         if (PageBuddy(page))
7119                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7120                         continue;
7121                 }
7122
7123                 /*
7124                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7125                  * page_count() is not 0.
7126                  */
7127                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7128                         continue;
7129
7130                 if (!PageLRU(page))
7131                         found++;
7132                 /*
7133                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7134                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7135                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7136                  */
7137                 /*
7138                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7139                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7140                  *
7141                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7142                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7143                  * page at boot.
7144                  */
7145                 if (found > count)
7146                         return true;
7147         }
7148         return false;
7149 }
7150
7151 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7152 {
7153         struct zone *zone;
7154         unsigned long pfn;
7155
7156         /*
7157          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7158          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7159          * the zone but still within the section.
7160          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7161          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7162          */
7163         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7164                 return false;
7165
7166         zone = page_zone(page);
7167         pfn = page_to_pfn(page);
7168         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7169                 return false;
7170
7171         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7172 }
7173
7174 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7175
7176 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7177 {
7178         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7179                              pageblock_nr_pages) - 1);
7180 }
7181
7182 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7183 {
7184         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7185                                 pageblock_nr_pages));
7186 }
7187
7188 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7189 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7190                                         unsigned long start, unsigned long end)
7191 {
7192         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7193         unsigned long nr_reclaimed;
7194         unsigned long pfn = start;
7195         unsigned int tries = 0;
7196         int ret = 0;
7197
7198         migrate_prep();
7199
7200         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7201                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7202                         ret = -EINTR;
7203                         break;
7204                 }
7205
7206                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7207                         cc->nr_migratepages = 0;
7208                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7209                         if (!pfn) {
7210                                 ret = -EINTR;
7211                                 break;
7212                         }
7213                         tries = 0;
7214                 } else if (++tries == 5) {
7215                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7216                         break;
7217                 }
7218
7219                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7220                                                         &cc->migratepages);
7221                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7222
7223                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7224                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7225         }
7226         if (ret < 0) {
7227                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7228                 return ret;
7229         }
7230         return 0;
7231 }
7232
7233 /**
7234  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7235  * @start:      start PFN to allocate
7236  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7237  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7238  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7239  *                      in range must have the same migratetype and it must
7240  *                      be either of the two.
7241  *
7242  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7243  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7244  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7245  * pages fall in.
7246  *
7247  * The PFN range must belong to a single zone.
7248  *
7249  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7250  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7251  * need to be freed with free_contig_range().
7252  */
7253 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7254                        unsigned migratetype)
7255 {
7256         unsigned long outer_start, outer_end;
7257         unsigned int order;
7258         int ret = 0;
7259
7260         struct compact_control cc = {
7261                 .nr_migratepages = 0,
7262                 .order = -1,
7263                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7264                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7265                 .ignore_skip_hint = true,
7266         };
7267         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7268
7269         /*
7270          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7271          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7272          * have different sizes, and due to the way page allocator
7273          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7274          * that page allocator won't try to merge buddies from
7275          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7276          * other migration type.
7277          *
7278          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7279          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7280          * we are interested in).  This will put all the pages in
7281          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7282          *
7283          * When this is done, we take the pages in range from page
7284          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7285          * page allocator will never consider using them.
7286          *
7287          * This lets us mark the pageblocks back as
7288          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7289          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7290          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7291          */
7292
7293         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7294                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7295                                        false);
7296         if (ret)
7297                 return ret;
7298
7299         /*
7300          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7301          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
7302          * which will report the busy page.
7303          *
7304          * It is possible that busy pages could become available before
7305          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
7306          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
7307          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
7308          */
7309         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7310         if (ret && ret != -EBUSY)
7311                 goto done;
7312         ret =0;
7313
7314         /*
7315          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7316          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7317          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7318          * What we are going to do is to allocate all pages from
7319          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7320          *
7321          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7322          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7323          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7324          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7325          * once this is done free the pages we are not interested in.
7326          *
7327          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7328          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7329          */
7330
7331         lru_add_drain_all();
7332         drain_all_pages(cc.zone);
7333
7334         order = 0;
7335         outer_start = start;
7336         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7337                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7338                         outer_start = start;
7339                         break;
7340                 }
7341                 outer_start &= ~0UL << order;
7342         }
7343
7344         if (outer_start != start) {
7345                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7346
7347                 /*
7348                  * outer_start page could be small order buddy page and
7349                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7350                  * in this case to report failed page properly
7351                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7352                  */
7353                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7354                         outer_start = start;
7355         }
7356
7357         /* Make sure the range is really isolated. */
7358         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7359                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7360                         __func__, outer_start, end);
7361                 ret = -EBUSY;
7362                 goto done;
7363         }
7364
7365         /* Grab isolated pages from freelists. */
7366         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7367         if (!outer_end) {
7368                 ret = -EBUSY;
7369                 goto done;
7370         }
7371
7372         /* Free head and tail (if any) */
7373         if (start != outer_start)
7374                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7375         if (end != outer_end)
7376                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7377
7378 done:
7379         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7380                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7381         return ret;
7382 }
7383
7384 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7385 {
7386         unsigned int count = 0;
7387
7388         for (; nr_pages--; pfn++) {
7389                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7390
7391                 count += page_count(page) != 1;
7392                 __free_page(page);
7393         }
7394         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7395 }
7396 #endif
7397
7398 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7399 /*
7400  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7401  * page high values need to be recalulated.
7402  */
7403 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7404 {
7405         unsigned cpu;
7406         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7407         for_each_possible_cpu(cpu)
7408                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7409                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7410         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7411 }
7412 #endif
7413
7414 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7415 {
7416         unsigned long flags;
7417         int cpu;
7418         struct per_cpu_pageset *pset;
7419
7420         /* avoid races with drain_pages()  */
7421         local_irq_save(flags);
7422         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7423                 for_each_online_cpu(cpu) {
7424                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7425                         drain_zonestat(zone, pset);
7426                 }
7427                 free_percpu(zone->pageset);
7428                 zone->pageset = &boot_pageset;
7429         }
7430         local_irq_restore(flags);
7431 }
7432
7433 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7434 /*
7435  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7436  * before calling this.
7437  */
7438 void
7439 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7440 {
7441         struct page *page;
7442         struct zone *zone;
7443         unsigned int order, i;
7444         unsigned long pfn;
7445         unsigned long flags;
7446         /* find the first valid pfn */
7447         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7448                 if (pfn_valid(pfn))
7449                         break;
7450         if (pfn == end_pfn)
7451                 return;
7452         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7453         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7454         pfn = start_pfn;
7455         while (pfn < end_pfn) {
7456                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7457                         pfn++;
7458                         continue;
7459                 }
7460                 page = pfn_to_page(pfn);
7461                 /*
7462                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7463                  * page_count() is not 0.
7464                  */
7465                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7466                         pfn++;
7467                         SetPageReserved(page);
7468                         continue;
7469                 }
7470
7471                 BUG_ON(page_count(page));
7472                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7473                 order = page_order(page);
7474 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7475                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7476                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7477 #endif
7478                 list_del(&page->lru);
7479                 rmv_page_order(page);
7480                 zone->free_area[order].nr_free--;
7481                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7482                         SetPageReserved((page+i));
7483                 pfn += (1 << order);
7484         }
7485         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7486 }
7487 #endif
7488
7489 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7490 {
7491         struct zone *zone = page_zone(page);
7492         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7493         unsigned long flags;
7494         unsigned int order;
7495
7496         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7497         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7498                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7499
7500                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7501                         break;
7502         }
7503         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7504
7505         return order < MAX_ORDER;
7506 }