GNU Linux-libre 4.14.313-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/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/sched/mm.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67 #include <linux/ftrace.h>
68 #include <linux/lockdep.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70 #include <linux/khugepaged.h>
71
72 #include <asm/sections.h>
73 #include <asm/tlbflush.h>
74 #include <asm/div64.h>
75 #include "internal.h"
76
77 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
78 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
79 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
80
81 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
82 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
83 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
84 #endif
85
86 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
87 /*
88  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
89  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
90  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
91  * defined in <linux/topology.h>.
92  */
93 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
94 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
95 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
96 #endif
97
98 /* work_structs for global per-cpu drains */
99 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
100 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
101
102 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
103 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
104 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
105 #endif
106
107 /*
108  * Array of node states.
109  */
110 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
111         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
112         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
113 #ifndef CONFIG_NUMA
114         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
115 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
116         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117 #endif
118         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
119         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
120 #endif  /* NUMA */
121 };
122 EXPORT_SYMBOL(node_states);
123
124 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
125 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
126
127 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
128 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
129 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
130
131 int percpu_pagelist_fraction;
132 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
133
134 /*
135  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
136  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
137  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
138  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
139  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
140  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
141  */
142 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
143 {
144         return page->index;
145 }
146
147 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
148 {
149         page->index = migratetype;
150 }
151
152 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
153 /*
154  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
155  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
156  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
157  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
158  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
159  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
160  */
161
162 static gfp_t saved_gfp_mask;
163
164 void pm_restore_gfp_mask(void)
165 {
166         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
167         if (saved_gfp_mask) {
168                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
169                 saved_gfp_mask = 0;
170         }
171 }
172
173 void pm_restrict_gfp_mask(void)
174 {
175         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
176         WARN_ON(saved_gfp_mask);
177         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
178         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
179 }
180
181 bool pm_suspended_storage(void)
182 {
183         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
184                 return false;
185         return true;
186 }
187 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
188
189 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
190 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
191 #endif
192
193 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
194
195 /*
196  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
197  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
198  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
199  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
200  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
201  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
202  *
203  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
204  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
205  */
206 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
207 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
208          256,
209 #endif
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
211          256,
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
214          32,
215 #endif
216          32,
217 };
218
219 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
220
221 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
222 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
223          "DMA",
224 #endif
225 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
226          "DMA32",
227 #endif
228          "Normal",
229 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
230          "HighMem",
231 #endif
232          "Movable",
233 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
234          "Device",
235 #endif
236 };
237
238 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
239         "Unmovable",
240         "Movable",
241         "Reclaimable",
242         "HighAtomic",
243 #ifdef CONFIG_CMA
244         "CMA",
245 #endif
246 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
247         "Isolate",
248 #endif
249 };
250
251 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
252         NULL,
253         free_compound_page,
254 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
255         free_huge_page,
256 #endif
257 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
258         free_transhuge_page,
259 #endif
260 };
261
262 int min_free_kbytes = 1024;
263 int user_min_free_kbytes = -1;
264 int watermark_scale_factor = 10;
265
266 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
267 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
268 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
269
270 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
272 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
273 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
274 static unsigned long __initdata required_movablecore;
275 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
276 static bool mirrored_kernelcore;
277
278 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
279 int movable_zone;
280 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
281 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
282
283 #if MAX_NUMNODES > 1
284 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
285 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
286 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
287 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
288 #endif
289
290 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
291
292 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
293
294 /*
295  * Determine how many pages need to be initialized durig early boot
296  * (non-deferred initialization).
297  * The value of first_deferred_pfn will be set later, once non-deferred pages
298  * are initialized, but for now set it ULONG_MAX.
299  */
300 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
301 {
302         phys_addr_t start_addr, end_addr;
303         unsigned long max_pgcnt;
304         unsigned long reserved;
305
306         /*
307          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
308          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
309          */
310         max_pgcnt = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
311                         (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
312
313         /*
314          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
315          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
316          * memory to boot.
317          */
318         start_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn);
319         end_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn + max_pgcnt);
320         reserved = memblock_reserved_memory_within(start_addr, end_addr);
321         max_pgcnt += PHYS_PFN(reserved);
322
323         pgdat->static_init_pgcnt = min(max_pgcnt, pgdat->node_spanned_pages);
324         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
325 }
326
327 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
328 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
329 {
330         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
331
332         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
333                 return true;
334
335         return false;
336 }
337
338 /*
339  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
340  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
341  */
342 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
343                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
344                                 unsigned long *nr_initialised)
345 {
346         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
347         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
348                 return true;
349         (*nr_initialised)++;
350         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_pgcnt) &&
351             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
352                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
353                 return false;
354         }
355
356         return true;
357 }
358 #else
359 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
360 {
361 }
362
363 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
364 {
365         return false;
366 }
367
368 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
369                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
370                                 unsigned long *nr_initialised)
371 {
372         return true;
373 }
374 #endif
375
376 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
377 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
378                                                         unsigned long pfn)
379 {
380 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
381         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
382 #else
383         return page_zone(page)->pageblock_flags;
384 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
385 }
386
387 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
388 {
389 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
390         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
391         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
392 #else
393         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
394         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
395 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
396 }
397
398 /**
399  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
400  * @page: The page within the block of interest
401  * @pfn: The target page frame number
402  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
403  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
404  *
405  * Return: pageblock_bits flags
406  */
407 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
408                                         unsigned long pfn,
409                                         unsigned long end_bitidx,
410                                         unsigned long mask)
411 {
412         unsigned long *bitmap;
413         unsigned long bitidx, word_bitidx;
414         unsigned long word;
415
416         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
417         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
418         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
419         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
420
421         word = bitmap[word_bitidx];
422         bitidx += end_bitidx;
423         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
424 }
425
426 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
427                                         unsigned long end_bitidx,
428                                         unsigned long mask)
429 {
430         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
431 }
432
433 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
434 {
435         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
436 }
437
438 /**
439  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
440  * @page: The page within the block of interest
441  * @flags: The flags to set
442  * @pfn: The target page frame number
443  * @end_bitidx: The last bit of interest
444  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
445  */
446 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
447                                         unsigned long pfn,
448                                         unsigned long end_bitidx,
449                                         unsigned long mask)
450 {
451         unsigned long *bitmap;
452         unsigned long bitidx, word_bitidx;
453         unsigned long old_word, word;
454
455         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
456
457         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
458         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
459         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
460         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
461
462         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
463
464         bitidx += end_bitidx;
465         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
466         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
467
468         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
469         for (;;) {
470                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
471                 if (word == old_word)
472                         break;
473                 word = old_word;
474         }
475 }
476
477 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
478 {
479         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
480                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
481                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
482
483         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
484                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
485 }
486
487 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
488 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
489 {
490         int ret = 0;
491         unsigned seq;
492         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
493         unsigned long sp, start_pfn;
494
495         do {
496                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
497                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
498                 sp = zone->spanned_pages;
499                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
500                         ret = 1;
501         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
502
503         if (ret)
504                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
505                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
506                         start_pfn, start_pfn + sp);
507
508         return ret;
509 }
510
511 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
512 {
513         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
514                 return 0;
515         if (zone != page_zone(page))
516                 return 0;
517
518         return 1;
519 }
520 /*
521  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
522  */
523 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
524 {
525         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
526                 return 1;
527         if (!page_is_consistent(zone, page))
528                 return 1;
529
530         return 0;
531 }
532 #else
533 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
534 {
535         return 0;
536 }
537 #endif
538
539 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
540                 unsigned long bad_flags)
541 {
542         static unsigned long resume;
543         static unsigned long nr_shown;
544         static unsigned long nr_unshown;
545
546         /*
547          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
548          * or allow a steady drip of one report per second.
549          */
550         if (nr_shown == 60) {
551                 if (time_before(jiffies, resume)) {
552                         nr_unshown++;
553                         goto out;
554                 }
555                 if (nr_unshown) {
556                         pr_alert(
557                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
558                                 nr_unshown);
559                         nr_unshown = 0;
560                 }
561                 nr_shown = 0;
562         }
563         if (nr_shown++ == 0)
564                 resume = jiffies + 60 * HZ;
565
566         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
567                 current->comm, page_to_pfn(page));
568         __dump_page(page, reason);
569         bad_flags &= page->flags;
570         if (bad_flags)
571                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
572                                                 bad_flags, &bad_flags);
573         dump_page_owner(page);
574
575         print_modules();
576         dump_stack();
577 out:
578         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
579         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
580         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
581 }
582
583 /*
584  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
585  *
586  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
587  *
588  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
589  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
590  *
591  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
592  * page destructors. See compound_page_dtors.
593  *
594  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
595  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
596  */
597
598 void free_compound_page(struct page *page)
599 {
600         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
601 }
602
603 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
604 {
605         int i;
606         int nr_pages = 1 << order;
607
608         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
609         set_compound_order(page, order);
610         __SetPageHead(page);
611         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
612                 struct page *p = page + i;
613                 set_page_count(p, 0);
614                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
615                 set_compound_head(p, page);
616         }
617         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
618 }
619
620 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
621 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
622 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
623                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
624 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
625 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
626
627 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
628 {
629         if (!buf)
630                 return -EINVAL;
631         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
632 }
633 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
634
635 static bool need_debug_guardpage(void)
636 {
637         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
638         if (!debug_pagealloc_enabled())
639                 return false;
640
641         if (!debug_guardpage_minorder())
642                 return false;
643
644         return true;
645 }
646
647 static void init_debug_guardpage(void)
648 {
649         if (!debug_pagealloc_enabled())
650                 return;
651
652         if (!debug_guardpage_minorder())
653                 return;
654
655         _debug_guardpage_enabled = true;
656 }
657
658 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
659         .need = need_debug_guardpage,
660         .init = init_debug_guardpage,
661 };
662
663 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
664 {
665         unsigned long res;
666
667         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
668                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
669                 return 0;
670         }
671         _debug_guardpage_minorder = res;
672         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
673         return 0;
674 }
675 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
676
677 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
678                                 unsigned int order, int migratetype)
679 {
680         struct page_ext *page_ext;
681
682         if (!debug_guardpage_enabled())
683                 return false;
684
685         if (order >= debug_guardpage_minorder())
686                 return false;
687
688         page_ext = lookup_page_ext(page);
689         if (unlikely(!page_ext))
690                 return false;
691
692         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
693
694         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
695         set_page_private(page, order);
696         /* Guard pages are not available for any usage */
697         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
698
699         return true;
700 }
701
702 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
703                                 unsigned int order, int migratetype)
704 {
705         struct page_ext *page_ext;
706
707         if (!debug_guardpage_enabled())
708                 return;
709
710         page_ext = lookup_page_ext(page);
711         if (unlikely(!page_ext))
712                 return;
713
714         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
715
716         set_page_private(page, 0);
717         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
718                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
719 }
720 #else
721 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
722 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
723                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
724 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
725                                 unsigned int order, int migratetype) {}
726 #endif
727
728 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
729 {
730         set_page_private(page, order);
731         __SetPageBuddy(page);
732 }
733
734 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
735 {
736         __ClearPageBuddy(page);
737         set_page_private(page, 0);
738 }
739
740 /*
741  * This function checks whether a page is free && is the buddy
742  * we can do coalesce a page and its buddy if
743  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
744  * (b) the buddy is in the buddy system &&
745  * (c) a page and its buddy have the same order &&
746  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
747  *
748  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
749  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
750  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
751  * serialized by zone->lock.
752  *
753  * For recording page's order, we use page_private(page).
754  */
755 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
756                                                         unsigned int order)
757 {
758         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
759                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
760                         return 0;
761
762                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
763
764                 return 1;
765         }
766
767         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
768                 /*
769                  * zone check is done late to avoid uselessly
770                  * calculating zone/node ids for pages that could
771                  * never merge.
772                  */
773                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
774                         return 0;
775
776                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
777
778                 return 1;
779         }
780         return 0;
781 }
782
783 /*
784  * Freeing function for a buddy system allocator.
785  *
786  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
787  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
788  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
789  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
790  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
791  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
792  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
793  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
794  * parts of the VM system.
795  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
796  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
797  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
798  * field.
799  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
800  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
801  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
802  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
803  * triggers coalescing into a block of larger size.
804  *
805  * -- nyc
806  */
807
808 static inline void __free_one_page(struct page *page,
809                 unsigned long pfn,
810                 struct zone *zone, unsigned int order,
811                 int migratetype)
812 {
813         unsigned long combined_pfn;
814         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
815         struct page *buddy;
816         unsigned int max_order;
817
818         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER - 1, pageblock_order);
819
820         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
821         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
822
823         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
824         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
825                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
826
827         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
828         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
829
830 continue_merging:
831         while (order < max_order) {
832                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
833                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
834
835                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
836                         goto done_merging;
837                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
838                         goto done_merging;
839                 /*
840                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
841                  * merge with it and move up one order.
842                  */
843                 if (page_is_guard(buddy)) {
844                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
845                 } else {
846                         list_del(&buddy->lru);
847                         zone->free_area[order].nr_free--;
848                         rmv_page_order(buddy);
849                 }
850                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
851                 page = page + (combined_pfn - pfn);
852                 pfn = combined_pfn;
853                 order++;
854         }
855         if (order < MAX_ORDER - 1) {
856                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
857                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
858                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
859                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
860                  *
861                  * We don't want to hit this code for the more frequent
862                  * low-order merging.
863                  */
864                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
865                         int buddy_mt;
866
867                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
868                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
869                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
870
871                         if (migratetype != buddy_mt
872                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
873                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
874                                 goto done_merging;
875                 }
876                 max_order = order + 1;
877                 goto continue_merging;
878         }
879
880 done_merging:
881         set_page_order(page, order);
882
883         /*
884          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
885          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
886          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
887          * that is happening, add the free page to the tail of the list
888          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
889          * as a higher order page
890          */
891         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
892                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
893                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
894                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
895                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
896                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
897                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
898                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
899                         list_add_tail(&page->lru,
900                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
901                         goto out;
902                 }
903         }
904
905         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
906 out:
907         zone->free_area[order].nr_free++;
908 }
909
910 /*
911  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
912  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
913  * check if necessary.
914  */
915 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
916                                         unsigned long check_flags)
917 {
918         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
919                 return false;
920
921         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
922                         page_ref_count(page) |
923 #ifdef CONFIG_MEMCG
924                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
925 #endif
926                         (page->flags & check_flags)))
927                 return false;
928
929         return true;
930 }
931
932 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
933 {
934         const char *bad_reason;
935         unsigned long bad_flags;
936
937         bad_reason = NULL;
938         bad_flags = 0;
939
940         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
941                 bad_reason = "nonzero mapcount";
942         if (unlikely(page->mapping != NULL))
943                 bad_reason = "non-NULL mapping";
944         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
945                 bad_reason = "nonzero _refcount";
946         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
947                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
948                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
949         }
950 #ifdef CONFIG_MEMCG
951         if (unlikely(page->mem_cgroup))
952                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
953 #endif
954         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
955 }
956
957 static inline int free_pages_check(struct page *page)
958 {
959         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
960                 return 0;
961
962         /* Something has gone sideways, find it */
963         free_pages_check_bad(page);
964         return 1;
965 }
966
967 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
968 {
969         int ret = 1;
970
971         /*
972          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
973          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
974          */
975         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
976
977         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
978                 ret = 0;
979                 goto out;
980         }
981         switch (page - head_page) {
982         case 1:
983                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
984                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
985                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
986                         goto out;
987                 }
988                 break;
989         case 2:
990                 /*
991                  * the second tail page: ->mapping is
992                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
993                  */
994                 break;
995         default:
996                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
997                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
998                         goto out;
999                 }
1000                 break;
1001         }
1002         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1003                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1004                 goto out;
1005         }
1006         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1007                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1008                 goto out;
1009         }
1010         ret = 0;
1011 out:
1012         page->mapping = NULL;
1013         clear_compound_head(page);
1014         return ret;
1015 }
1016
1017 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1018                                         unsigned int order, bool check_free)
1019 {
1020         int bad = 0;
1021
1022         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1023
1024         trace_mm_page_free(page, order);
1025
1026         /*
1027          * Check tail pages before head page information is cleared to
1028          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1029          */
1030         if (unlikely(order)) {
1031                 bool compound = PageCompound(page);
1032                 int i;
1033
1034                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1035
1036                 if (compound)
1037                         ClearPageDoubleMap(page);
1038                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1039                         if (compound)
1040                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1041                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1042                                 bad++;
1043                                 continue;
1044                         }
1045                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1046                 }
1047         }
1048         if (PageMappingFlags(page))
1049                 page->mapping = NULL;
1050         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1051                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1052         if (check_free)
1053                 bad += free_pages_check(page);
1054         if (bad)
1055                 return false;
1056
1057         page_cpupid_reset_last(page);
1058         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1059         reset_page_owner(page, order);
1060
1061         if (!PageHighMem(page)) {
1062                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1063                                            PAGE_SIZE << order);
1064                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1065                                            PAGE_SIZE << order);
1066         }
1067         arch_free_page(page, order);
1068         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1069         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1070         kasan_free_pages(page, order);
1071
1072         return true;
1073 }
1074
1075 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1076 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1077 {
1078         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1079 }
1080
1081 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return false;
1084 }
1085 #else
1086 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1087 {
1088         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1089 }
1090
1091 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1092 {
1093         return free_pages_check(page);
1094 }
1095 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1096
1097 /*
1098  * Frees a number of pages from the PCP lists
1099  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1100  * count is the number of pages to free.
1101  *
1102  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1103  * see if this freeing clears that state.
1104  *
1105  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1106  * pinned" detection logic.
1107  */
1108 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1109                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1110 {
1111         int migratetype = 0;
1112         int batch_free = 0;
1113         bool isolated_pageblocks;
1114
1115         spin_lock(&zone->lock);
1116         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1117
1118         /*
1119          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1120          * below while (list_empty(list)) loop.
1121          */
1122         count = min(pcp->count, count);
1123         while (count) {
1124                 struct page *page;
1125                 struct list_head *list;
1126
1127                 /*
1128                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1129                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1130                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1131                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1132                  * lists
1133                  */
1134                 do {
1135                         batch_free++;
1136                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1137                                 migratetype = 0;
1138                         list = &pcp->lists[migratetype];
1139                 } while (list_empty(list));
1140
1141                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1142                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1143                         batch_free = count;
1144
1145                 do {
1146                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1147
1148                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1149                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1150                         list_del(&page->lru);
1151
1152                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1153                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1154                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1155                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1156                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1157                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1158
1159                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1160                                 continue;
1161
1162                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1163                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1164                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1165         }
1166         spin_unlock(&zone->lock);
1167 }
1168
1169 static void free_one_page(struct zone *zone,
1170                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1171                                 unsigned int order,
1172                                 int migratetype)
1173 {
1174         spin_lock(&zone->lock);
1175         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1176                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1177                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1178         }
1179         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1180         spin_unlock(&zone->lock);
1181 }
1182
1183 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1184                                 unsigned long zone, int nid)
1185 {
1186         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1187         init_page_count(page);
1188         page_mapcount_reset(page);
1189         page_cpupid_reset_last(page);
1190
1191         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1192 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1193         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1194         if (!is_highmem_idx(zone))
1195                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1196 #endif
1197 }
1198
1199 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1200                                         int nid)
1201 {
1202         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1203 }
1204
1205 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1206 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1207 {
1208         pg_data_t *pgdat;
1209         int nid, zid;
1210
1211         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1212                 return;
1213
1214         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1215         pgdat = NODE_DATA(nid);
1216
1217         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1218                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1219
1220                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1221                         break;
1222         }
1223         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1224 }
1225 #else
1226 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1227 {
1228 }
1229 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1230
1231 /*
1232  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1233  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1234  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1235  * sent to the buddy page allocator.
1236  */
1237 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1238 {
1239         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1240         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1241
1242         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1243                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1244                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1245
1246                         init_reserved_page(start_pfn);
1247
1248                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1249                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1250
1251                         SetPageReserved(page);
1252                 }
1253         }
1254 }
1255
1256 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1257 {
1258         unsigned long flags;
1259         int migratetype;
1260         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1261
1262         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1263                 return;
1264
1265         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1266         local_irq_save(flags);
1267         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1268         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1269         local_irq_restore(flags);
1270 }
1271
1272 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1273 {
1274         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1275         struct page *p = page;
1276         unsigned int loop;
1277
1278         prefetchw(p);
1279         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1280                 prefetchw(p + 1);
1281                 __ClearPageReserved(p);
1282                 set_page_count(p, 0);
1283         }
1284         __ClearPageReserved(p);
1285         set_page_count(p, 0);
1286
1287         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1288         set_page_refcounted(page);
1289         __free_pages(page, order);
1290 }
1291
1292 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1293         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1294
1295 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1296
1297 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1298 {
1299         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1300         int nid;
1301
1302         spin_lock(&early_pfn_lock);
1303         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1304         if (nid < 0)
1305                 nid = first_online_node;
1306         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1307
1308         return nid;
1309 }
1310 #endif
1311
1312 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1313 static inline bool __meminit __maybe_unused
1314 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1315                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1316 {
1317         int nid;
1318
1319         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1320         if (nid >= 0 && nid != node)
1321                 return false;
1322         return true;
1323 }
1324
1325 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1326 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1327 {
1328         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1329 }
1330
1331 #else
1332
1333 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1334 {
1335         return true;
1336 }
1337 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1338 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1339                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1340 {
1341         return true;
1342 }
1343 #endif
1344
1345
1346 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1347                                                         unsigned int order)
1348 {
1349         if (early_page_uninitialised(pfn))
1350                 return;
1351         return __free_pages_boot_core(page, order);
1352 }
1353
1354 /*
1355  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1356  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1357  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1358  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1359  * pageblocks.
1360  *
1361  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1362  *
1363  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1364  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1365  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1366  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1367  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1368  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1369  * page in a pageblock.
1370  */
1371 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1372                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1373 {
1374         struct page *start_page;
1375         struct page *end_page;
1376
1377         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1378         end_pfn--;
1379
1380         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1381                 return NULL;
1382
1383         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1384         if (!start_page)
1385                 return NULL;
1386
1387         if (page_zone(start_page) != zone)
1388                 return NULL;
1389
1390         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1391
1392         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1393         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1394                 return NULL;
1395
1396         return start_page;
1397 }
1398
1399 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1400 {
1401         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1402         unsigned long block_end_pfn;
1403
1404         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1405         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1406                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1407                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1408
1409                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1410
1411                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1412                                              block_end_pfn, zone))
1413                         return;
1414                 cond_resched();
1415         }
1416
1417         /* We confirm that there is no hole */
1418         zone->contiguous = true;
1419 }
1420
1421 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1422 {
1423         zone->contiguous = false;
1424 }
1425
1426 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1427 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1428                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1429 {
1430         int i;
1431
1432         if (!page)
1433                 return;
1434
1435         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1436         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1437             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1438                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1439                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1440                 return;
1441         }
1442
1443         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1444                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1445                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1446                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1447         }
1448 }
1449
1450 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1451 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1452 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1453
1454 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1455 {
1456         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1457                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1458 }
1459
1460 /* Initialise remaining memory on a node */
1461 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1462 {
1463         pg_data_t *pgdat = data;
1464         int nid = pgdat->node_id;
1465         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1466         unsigned long start = jiffies;
1467         unsigned long nr_pages = 0;
1468         unsigned long walk_start, walk_end;
1469         int i, zid;
1470         struct zone *zone;
1471         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1472         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1473
1474         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1475                 pgdat_init_report_one_done();
1476                 return 0;
1477         }
1478
1479         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1480         if (!cpumask_empty(cpumask))
1481                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1482
1483         /* Sanity check boundaries */
1484         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1485         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1486         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1487
1488         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1489         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1490                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1491                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1492                         break;
1493         }
1494
1495         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1496                 unsigned long pfn, end_pfn;
1497                 struct page *page = NULL;
1498                 struct page *free_base_page = NULL;
1499                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1500                 int nr_to_free = 0;
1501
1502                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1503                 pfn = first_init_pfn;
1504                 if (pfn < walk_start)
1505                         pfn = walk_start;
1506                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1507                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1508
1509                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1510                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1511                                 goto free_range;
1512
1513                         /*
1514                          * Ensure pfn_valid is checked every
1515                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1516                          */
1517                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1518                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1519                                         page = NULL;
1520                                         goto free_range;
1521                                 }
1522                         }
1523
1524                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1525                                 page = NULL;
1526                                 goto free_range;
1527                         }
1528
1529                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1530                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1531                                 page++;
1532                         } else {
1533                                 nr_pages += nr_to_free;
1534                                 deferred_free_range(free_base_page,
1535                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1536                                 free_base_page = NULL;
1537                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1538
1539                                 page = pfn_to_page(pfn);
1540                                 cond_resched();
1541                         }
1542
1543                         if (page->flags) {
1544                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1545                                 goto free_range;
1546                         }
1547
1548                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1549                         if (!free_base_page) {
1550                                 free_base_page = page;
1551                                 free_base_pfn = pfn;
1552                                 nr_to_free = 0;
1553                         }
1554                         nr_to_free++;
1555
1556                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1557                         continue;
1558 free_range:
1559                         /* Free the current block of pages to allocator */
1560                         nr_pages += nr_to_free;
1561                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1562                                                                 nr_to_free);
1563                         free_base_page = NULL;
1564                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1565                 }
1566                 /* Free the last block of pages to allocator */
1567                 nr_pages += nr_to_free;
1568                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1569
1570                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1571         }
1572
1573         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1574         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1575
1576         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1577                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1578
1579         pgdat_init_report_one_done();
1580         return 0;
1581 }
1582 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1583
1584 void __init page_alloc_init_late(void)
1585 {
1586         struct zone *zone;
1587
1588 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1589         int nid;
1590
1591         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1592         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1593         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1594                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1595         }
1596
1597         /* Block until all are initialised */
1598         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1599
1600         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1601         files_maxfiles_init();
1602 #endif
1603 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1604         /* Discard memblock private memory */
1605         memblock_discard();
1606 #endif
1607
1608         for_each_populated_zone(zone)
1609                 set_zone_contiguous(zone);
1610 }
1611
1612 #ifdef CONFIG_CMA
1613 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1614 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1615 {
1616         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1617         struct page *p = page;
1618
1619         do {
1620                 __ClearPageReserved(p);
1621                 set_page_count(p, 0);
1622         } while (++p, --i);
1623
1624         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1625
1626         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1627                 i = pageblock_nr_pages;
1628                 p = page;
1629                 do {
1630                         set_page_refcounted(p);
1631                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1632                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1633                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1634         } else {
1635                 set_page_refcounted(page);
1636                 __free_pages(page, pageblock_order);
1637         }
1638
1639         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1640 }
1641 #endif
1642
1643 /*
1644  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1645  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1646  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1647  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1648  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1649  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1650  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1651  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1652  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1653  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1654  *
1655  * -- nyc
1656  */
1657 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1658         int low, int high, struct free_area *area,
1659         int migratetype)
1660 {
1661         unsigned long size = 1 << high;
1662
1663         while (high > low) {
1664                 area--;
1665                 high--;
1666                 size >>= 1;
1667                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1668
1669                 /*
1670                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1671                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1672                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1673                  * pages will stay not present in virtual address space
1674                  */
1675                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1676                         continue;
1677
1678                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1679                 area->nr_free++;
1680                 set_page_order(&page[size], high);
1681         }
1682 }
1683
1684 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1685 {
1686         const char *bad_reason = NULL;
1687         unsigned long bad_flags = 0;
1688
1689         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1690                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1691         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1692                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1693         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1694                 bad_reason = "nonzero _count";
1695         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1696                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1697                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1698                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1699                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1700                 return;
1701         }
1702         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1703                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1704                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1705         }
1706 #ifdef CONFIG_MEMCG
1707         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1708                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1709 #endif
1710         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1711 }
1712
1713 /*
1714  * This page is about to be returned from the page allocator
1715  */
1716 static inline int check_new_page(struct page *page)
1717 {
1718         if (likely(page_expected_state(page,
1719                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1720                 return 0;
1721
1722         check_new_page_bad(page);
1723         return 1;
1724 }
1725
1726 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1727 {
1728         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1729                 page_poisoning_enabled();
1730 }
1731
1732 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1733 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1734 {
1735         return false;
1736 }
1737
1738 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1739 {
1740         return check_new_page(page);
1741 }
1742 #else
1743 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1744 {
1745         return check_new_page(page);
1746 }
1747 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1748 {
1749         return false;
1750 }
1751 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1752
1753 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1754 {
1755         int i;
1756         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1757                 struct page *p = page + i;
1758
1759                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1760                         return true;
1761         }
1762
1763         return false;
1764 }
1765
1766 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1767                                 gfp_t gfp_flags)
1768 {
1769         set_page_private(page, 0);
1770         set_page_refcounted(page);
1771
1772         arch_alloc_page(page, order);
1773         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1774         kasan_alloc_pages(page, order);
1775         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1776         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1777 }
1778
1779 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1780                                                         unsigned int alloc_flags)
1781 {
1782         int i;
1783
1784         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1785
1786         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1787                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1788                         clear_highpage(page + i);
1789
1790         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1791                 prep_compound_page(page, order);
1792
1793         /*
1794          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1795          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1796          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1797          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1798          */
1799         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1800                 set_page_pfmemalloc(page);
1801         else
1802                 clear_page_pfmemalloc(page);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1807  * the smallest available page from the freelists
1808  */
1809 static inline
1810 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1811                                                 int migratetype)
1812 {
1813         unsigned int current_order;
1814         struct free_area *area;
1815         struct page *page;
1816
1817         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1818         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1819                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1820                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1821                                                         struct page, lru);
1822                 if (!page)
1823                         continue;
1824                 list_del(&page->lru);
1825                 rmv_page_order(page);
1826                 area->nr_free--;
1827                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1828                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1829                 return page;
1830         }
1831
1832         return NULL;
1833 }
1834
1835
1836 /*
1837  * This array describes the order lists are fallen back to when
1838  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1839  */
1840 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1841         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1842         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1843         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1844 #ifdef CONFIG_CMA
1845         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1846 #endif
1847 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1848         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1849 #endif
1850 };
1851
1852 #ifdef CONFIG_CMA
1853 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1854                                         unsigned int order)
1855 {
1856         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1857 }
1858 #else
1859 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1860                                         unsigned int order) { return NULL; }
1861 #endif
1862
1863 /*
1864  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1865  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1866  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1867  */
1868 static int move_freepages(struct zone *zone,
1869                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1870                           int migratetype, int *num_movable)
1871 {
1872         struct page *page;
1873         unsigned int order;
1874         int pages_moved = 0;
1875
1876 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1877         /*
1878          * page_zone is not safe to call in this context when
1879          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1880          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1881          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1882          * grouping pages by mobility
1883          */
1884         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1885 #endif
1886
1887         if (num_movable)
1888                 *num_movable = 0;
1889
1890         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1891                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1892                         page++;
1893                         continue;
1894                 }
1895
1896                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1897                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1898
1899                 if (!PageBuddy(page)) {
1900                         /*
1901                          * We assume that pages that could be isolated for
1902                          * migration are movable. But we don't actually try
1903                          * isolating, as that would be expensive.
1904                          */
1905                         if (num_movable &&
1906                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1907                                 (*num_movable)++;
1908
1909                         page++;
1910                         continue;
1911                 }
1912
1913                 order = page_order(page);
1914                 list_move(&page->lru,
1915                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1916                 page += 1 << order;
1917                 pages_moved += 1 << order;
1918         }
1919
1920         return pages_moved;
1921 }
1922
1923 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1924                                 int migratetype, int *num_movable)
1925 {
1926         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1927         struct page *start_page, *end_page;
1928
1929         start_pfn = page_to_pfn(page);
1930         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1931         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1932         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1933         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1934
1935         /* Do not cross zone boundaries */
1936         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1937                 start_page = page;
1938         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1939                 return 0;
1940
1941         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1942                                                                 num_movable);
1943 }
1944
1945 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1946                                         int start_order, int migratetype)
1947 {
1948         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1949
1950         while (nr_pageblocks--) {
1951                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1952                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1953         }
1954 }
1955
1956 /*
1957  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1958  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1959  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1960  *
1961  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1962  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1963  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1964  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1965  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1966  * pageblocks.
1967  */
1968 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1969 {
1970         /*
1971          * Leaving this order check is intended, although there is
1972          * relaxed order check in next check. The reason is that
1973          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1974          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1975          * so could be changed anytime.
1976          */
1977         if (order >= pageblock_order)
1978                 return true;
1979
1980         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1981                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1982                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1983                 page_group_by_mobility_disabled)
1984                 return true;
1985
1986         return false;
1987 }
1988
1989 /*
1990  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1991  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1992  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1993  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1994  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1995  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1996  */
1997 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1998                                         int start_type, bool whole_block)
1999 {
2000         unsigned int current_order = page_order(page);
2001         struct free_area *area;
2002         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2003         int old_block_type;
2004
2005         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2006
2007         /*
2008          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2009          * highatomic accounting.
2010          */
2011         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2012                 goto single_page;
2013
2014         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2015         if (current_order >= pageblock_order) {
2016                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2017                 goto single_page;
2018         }
2019
2020         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2021         if (!whole_block)
2022                 goto single_page;
2023
2024         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2025                                                 &movable_pages);
2026         /*
2027          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2028          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2029          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2030          */
2031         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2032                 alike_pages = movable_pages;
2033         } else {
2034                 /*
2035                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2036                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2037                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2038                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2039                  * exact migratetype of non-movable pages.
2040                  */
2041                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2042                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2043                                                 - (free_pages + movable_pages);
2044                 else
2045                         alike_pages = 0;
2046         }
2047
2048         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2049         if (!free_pages)
2050                 goto single_page;
2051
2052         /*
2053          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2054          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2055          */
2056         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2057                         page_group_by_mobility_disabled)
2058                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2059
2060         return;
2061
2062 single_page:
2063         area = &zone->free_area[current_order];
2064         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2065 }
2066
2067 /*
2068  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2069  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2070  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2071  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2072  */
2073 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2074                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2075 {
2076         int i;
2077         int fallback_mt;
2078
2079         if (area->nr_free == 0)
2080                 return -1;
2081
2082         *can_steal = false;
2083         for (i = 0;; i++) {
2084                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2085                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2086                         break;
2087
2088                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2089                         continue;
2090
2091                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2092                         *can_steal = true;
2093
2094                 if (!only_stealable)
2095                         return fallback_mt;
2096
2097                 if (*can_steal)
2098                         return fallback_mt;
2099         }
2100
2101         return -1;
2102 }
2103
2104 /*
2105  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2106  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2107  */
2108 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2109                                 unsigned int alloc_order)
2110 {
2111         int mt;
2112         unsigned long max_managed, flags;
2113
2114         /*
2115          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2116          * Check is race-prone but harmless.
2117          */
2118         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2119         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2120                 return;
2121
2122         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2123
2124         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2125         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2126                 goto out_unlock;
2127
2128         /* Yoink! */
2129         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2130         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2131             && !is_migrate_cma(mt)) {
2132                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2133                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2134                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2135         }
2136
2137 out_unlock:
2138         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2139 }
2140
2141 /*
2142  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2143  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2144  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2145  * to recover from than an OOM.
2146  *
2147  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2148  * pageblock is exhausted.
2149  */
2150 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2151                                                 bool force)
2152 {
2153         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2154         unsigned long flags;
2155         struct zoneref *z;
2156         struct zone *zone;
2157         struct page *page;
2158         int order;
2159         bool ret;
2160
2161         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2162                                                                 ac->nodemask) {
2163                 /*
2164                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2165                  * is really high.
2166                  */
2167                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2168                                         pageblock_nr_pages)
2169                         continue;
2170
2171                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2172                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2173                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2174
2175                         page = list_first_entry_or_null(
2176                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2177                                         struct page, lru);
2178                         if (!page)
2179                                 continue;
2180
2181                         /*
2182                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2183                          * we can counter several free pages in a pageblock
2184                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2185                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2186                          * adjust the count once.
2187                          */
2188                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2189                                 /*
2190                                  * It should never happen but changes to
2191                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2192                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2193                                  * while unreserving so be safe and watch for
2194                                  * underflows.
2195                                  */
2196                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2197                                                 pageblock_nr_pages,
2198                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2199                         }
2200
2201                         /*
2202                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2203                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2204                          * is doing the work and needs the pages. More
2205                          * importantly, if the block was always converted to
2206                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2207                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2208                          * may increase.
2209                          */
2210                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2211                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2212                                                                         NULL);
2213                         if (ret) {
2214                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2215                                 return ret;
2216                         }
2217                 }
2218                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2219         }
2220
2221         return false;
2222 }
2223
2224 /*
2225  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2226  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2227  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2228  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2229  *
2230  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2231  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2232  * condition simpler.
2233  */
2234 static inline bool
2235 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2236 {
2237         struct free_area *area;
2238         int current_order;
2239         struct page *page;
2240         int fallback_mt;
2241         bool can_steal;
2242
2243         /*
2244          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2245          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2246          * would be too costly to do exactly.
2247          */
2248         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2249                                 --current_order) {
2250                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2251                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2252                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2253                 if (fallback_mt == -1)
2254                         continue;
2255
2256                 /*
2257                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2258                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2259                  * steal and split the smallest available page instead of the
2260                  * largest available page, because even if the next movable
2261                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2262                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2263                  */
2264                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2265                                         && current_order > order)
2266                         goto find_smallest;
2267
2268                 goto do_steal;
2269         }
2270
2271         return false;
2272
2273 find_smallest:
2274         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2275                                                         current_order++) {
2276                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2277                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2278                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2279                 if (fallback_mt != -1)
2280                         break;
2281         }
2282
2283         /*
2284          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2285          * when looking for the largest page.
2286          */
2287         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2288
2289 do_steal:
2290         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2291                                                         struct page, lru);
2292
2293         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2294
2295         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2296                 start_migratetype, fallback_mt);
2297
2298         return true;
2299
2300 }
2301
2302 /*
2303  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2304  * Call me with the zone->lock already held.
2305  */
2306 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2307                                 int migratetype)
2308 {
2309         struct page *page;
2310
2311 retry:
2312         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2313         if (unlikely(!page)) {
2314                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2315                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2316
2317                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2318                         goto retry;
2319         }
2320
2321         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2322         return page;
2323 }
2324
2325 /*
2326  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2327  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2328  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2329  */
2330 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2331                         unsigned long count, struct list_head *list,
2332                         int migratetype, bool cold)
2333 {
2334         int i, alloced = 0;
2335
2336         spin_lock(&zone->lock);
2337         for (i = 0; i < count; ++i) {
2338                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2339                 if (unlikely(page == NULL))
2340                         break;
2341
2342                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2343                         continue;
2344
2345                 /*
2346                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2347                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2348                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2349                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2350                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2351                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2352                  * properly.
2353                  */
2354                 if (likely(!cold))
2355                         list_add(&page->lru, list);
2356                 else
2357                         list_add_tail(&page->lru, list);
2358                 list = &page->lru;
2359                 alloced++;
2360                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2361                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2362                                               -(1 << order));
2363         }
2364
2365         /*
2366          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2367          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2368          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2369          * pages added to the pcp list.
2370          */
2371         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2372         spin_unlock(&zone->lock);
2373         return alloced;
2374 }
2375
2376 #ifdef CONFIG_NUMA
2377 /*
2378  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2379  * currently executing processor on remote nodes after they have
2380  * expired.
2381  *
2382  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2383  * a single processor.
2384  */
2385 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2386 {
2387         unsigned long flags;
2388         int to_drain, batch;
2389
2390         local_irq_save(flags);
2391         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2392         to_drain = min(pcp->count, batch);
2393         if (to_drain > 0) {
2394                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2395                 pcp->count -= to_drain;
2396         }
2397         local_irq_restore(flags);
2398 }
2399 #endif
2400
2401 /*
2402  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2403  *
2404  * The processor must either be the current processor and the
2405  * thread pinned to the current processor or a processor that
2406  * is not online.
2407  */
2408 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2409 {
2410         unsigned long flags;
2411         struct per_cpu_pageset *pset;
2412         struct per_cpu_pages *pcp;
2413
2414         local_irq_save(flags);
2415         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2416
2417         pcp = &pset->pcp;
2418         if (pcp->count) {
2419                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2420                 pcp->count = 0;
2421         }
2422         local_irq_restore(flags);
2423 }
2424
2425 /*
2426  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2427  *
2428  * The processor must either be the current processor and the
2429  * thread pinned to the current processor or a processor that
2430  * is not online.
2431  */
2432 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2433 {
2434         struct zone *zone;
2435
2436         for_each_populated_zone(zone) {
2437                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2438         }
2439 }
2440
2441 /*
2442  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2443  *
2444  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2445  * the single zone's pages.
2446  */
2447 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2448 {
2449         int cpu = smp_processor_id();
2450
2451         if (zone)
2452                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2453         else
2454                 drain_pages(cpu);
2455 }
2456
2457 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2458 {
2459         /*
2460          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2461          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2462          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2463          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2464          * a different one.
2465          */
2466         preempt_disable();
2467         drain_local_pages(NULL);
2468         preempt_enable();
2469 }
2470
2471 /*
2472  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2473  *
2474  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2475  *
2476  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2477  */
2478 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2479 {
2480         int cpu;
2481
2482         /*
2483          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2484          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2485          */
2486         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2487
2488         /*
2489          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2490          * initialized.
2491          */
2492         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2493                 return;
2494
2495         /*
2496          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2497          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2498          * the drain to be complete when the call returns.
2499          */
2500         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2501                 if (!zone)
2502                         return;
2503                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2504         }
2505
2506         /*
2507          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2508          * as offline notification will cause the notified
2509          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2510          * disables preemption as part of its processing
2511          */
2512         for_each_online_cpu(cpu) {
2513                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2514                 struct zone *z;
2515                 bool has_pcps = false;
2516
2517                 if (zone) {
2518                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2519                         if (pcp->pcp.count)
2520                                 has_pcps = true;
2521                 } else {
2522                         for_each_populated_zone(z) {
2523                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2524                                 if (pcp->pcp.count) {
2525                                         has_pcps = true;
2526                                         break;
2527                                 }
2528                         }
2529                 }
2530
2531                 if (has_pcps)
2532                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2533                 else
2534                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2535         }
2536
2537         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2538                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2539                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2540                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2541         }
2542         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2543                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2544
2545         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2546 }
2547
2548 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2549
2550 /*
2551  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2552  */
2553 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2554
2555 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2556 {
2557         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2558         unsigned long flags;
2559         unsigned int order, t;
2560         struct page *page;
2561
2562         if (zone_is_empty(zone))
2563                 return;
2564
2565         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2566
2567         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2568         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2569                 if (pfn_valid(pfn)) {
2570                         page = pfn_to_page(pfn);
2571
2572                         if (!--page_count) {
2573                                 touch_nmi_watchdog();
2574                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2575                         }
2576
2577                         if (page_zone(page) != zone)
2578                                 continue;
2579
2580                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2581                                 swsusp_unset_page_free(page);
2582                 }
2583
2584         for_each_migratetype_order(order, t) {
2585                 list_for_each_entry(page,
2586                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2587                         unsigned long i;
2588
2589                         pfn = page_to_pfn(page);
2590                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2591                                 if (!--page_count) {
2592                                         touch_nmi_watchdog();
2593                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2594                                 }
2595                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2596                         }
2597                 }
2598         }
2599         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2600 }
2601 #endif /* CONFIG_PM */
2602
2603 /*
2604  * Free a 0-order page
2605  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2606  */
2607 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2608 {
2609         struct zone *zone = page_zone(page);
2610         struct per_cpu_pages *pcp;
2611         unsigned long flags;
2612         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2613         int migratetype;
2614
2615         if (!free_pcp_prepare(page))
2616                 return;
2617
2618         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2619         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2620         local_irq_save(flags);
2621         __count_vm_event(PGFREE);
2622
2623         /*
2624          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2625          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2626          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2627          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2628          * excessively into the page allocator
2629          */
2630         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2631                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2632                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2633                         goto out;
2634                 }
2635                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2636         }
2637
2638         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2639         if (!cold)
2640                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2641         else
2642                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2643         pcp->count++;
2644         if (pcp->count >= pcp->high) {
2645                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2646                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2647                 pcp->count -= batch;
2648         }
2649
2650 out:
2651         local_irq_restore(flags);
2652 }
2653
2654 /*
2655  * Free a list of 0-order pages
2656  */
2657 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2658 {
2659         struct page *page, *next;
2660
2661         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2662                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2663                 free_hot_cold_page(page, cold);
2664         }
2665 }
2666
2667 /*
2668  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2669  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2670  * Each sub-page must be freed individually.
2671  *
2672  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2673  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2674  */
2675 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2676 {
2677         int i;
2678
2679         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2680         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2681
2682         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2683                 set_page_refcounted(page + i);
2684         split_page_owner(page, order);
2685 }
2686 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2687
2688 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2689 {
2690         unsigned long watermark;
2691         struct zone *zone;
2692         int mt;
2693
2694         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2695
2696         zone = page_zone(page);
2697         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2698
2699         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2700                 /*
2701                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2702                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2703                  * watermark, because we already know our high-order page
2704                  * exists.
2705                  */
2706                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2707                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2708                         return 0;
2709
2710                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2711         }
2712
2713         /* Remove page from free list */
2714         list_del(&page->lru);
2715         zone->free_area[order].nr_free--;
2716         rmv_page_order(page);
2717
2718         /*
2719          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2720          * pageblock
2721          */
2722         if (order >= pageblock_order - 1) {
2723                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2724                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2725                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2726                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2727                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2728                                 set_pageblock_migratetype(page,
2729                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2730                 }
2731         }
2732
2733
2734         return 1UL << order;
2735 }
2736
2737 /*
2738  * Update NUMA hit/miss statistics
2739  *
2740  * Must be called with interrupts disabled.
2741  */
2742 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2743 {
2744 #ifdef CONFIG_NUMA
2745         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2746
2747         if (z->node != numa_node_id())
2748                 local_stat = NUMA_OTHER;
2749
2750         if (z->node == preferred_zone->node)
2751                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2752         else {
2753                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2754                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2755         }
2756         __inc_numa_state(z, local_stat);
2757 #endif
2758 }
2759
2760 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2761 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2762                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2763                         struct list_head *list)
2764 {
2765         struct page *page;
2766
2767         do {
2768                 if (list_empty(list)) {
2769                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2770                                         pcp->batch, list,
2771                                         migratetype, cold);
2772                         if (unlikely(list_empty(list)))
2773                                 return NULL;
2774                 }
2775
2776                 if (cold)
2777                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2778                 else
2779                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2780
2781                 list_del(&page->lru);
2782                 pcp->count--;
2783         } while (check_new_pcp(page));
2784
2785         return page;
2786 }
2787
2788 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2789 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2790                         struct zone *zone, unsigned int order,
2791                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2792 {
2793         struct per_cpu_pages *pcp;
2794         struct list_head *list;
2795         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2796         struct page *page;
2797         unsigned long flags;
2798
2799         local_irq_save(flags);
2800         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2801         list = &pcp->lists[migratetype];
2802         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2803         if (page) {
2804                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2805                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2806         }
2807         local_irq_restore(flags);
2808         return page;
2809 }
2810
2811 /*
2812  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2813  */
2814 static inline
2815 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2816                         struct zone *zone, unsigned int order,
2817                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2818                         int migratetype)
2819 {
2820         unsigned long flags;
2821         struct page *page;
2822
2823         if (likely(order == 0)) {
2824                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2825                                 gfp_flags, migratetype);
2826                 goto out;
2827         }
2828
2829         /*
2830          * We most definitely don't want callers attempting to
2831          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2832          */
2833         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2834         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2835
2836         do {
2837                 page = NULL;
2838                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2839                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2840                         if (page)
2841                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2842                 }
2843                 if (!page)
2844                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2845         } while (page && check_new_pages(page, order));
2846         spin_unlock(&zone->lock);
2847         if (!page)
2848                 goto failed;
2849         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2850                                   get_pcppage_migratetype(page));
2851
2852         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2853         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2854         local_irq_restore(flags);
2855
2856 out:
2857         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2858         return page;
2859
2860 failed:
2861         local_irq_restore(flags);
2862         return NULL;
2863 }
2864
2865 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2866
2867 static struct {
2868         struct fault_attr attr;
2869
2870         bool ignore_gfp_highmem;
2871         bool ignore_gfp_reclaim;
2872         u32 min_order;
2873 } fail_page_alloc = {
2874         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2875         .ignore_gfp_reclaim = true,
2876         .ignore_gfp_highmem = true,
2877         .min_order = 1,
2878 };
2879
2880 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2881 {
2882         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2883 }
2884 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2885
2886 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2887 {
2888         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2889                 return false;
2890         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2891                 return false;
2892         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2893                 return false;
2894         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2895                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2896                 return false;
2897
2898         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2899 }
2900
2901 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2902
2903 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2904 {
2905         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2906         struct dentry *dir;
2907
2908         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2909                                         &fail_page_alloc.attr);
2910         if (IS_ERR(dir))
2911                 return PTR_ERR(dir);
2912
2913         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2914                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2915                 goto fail;
2916         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2917                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2918                 goto fail;
2919         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2920                                 &fail_page_alloc.min_order))
2921                 goto fail;
2922
2923         return 0;
2924 fail:
2925         debugfs_remove_recursive(dir);
2926
2927         return -ENOMEM;
2928 }
2929
2930 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2931
2932 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2933
2934 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2935
2936 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2937 {
2938         return false;
2939 }
2940
2941 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2942
2943 /*
2944  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2945  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2946  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2947  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2948  */
2949 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2950                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2951                          long free_pages)
2952 {
2953         long min = mark;
2954         int o;
2955         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
2956
2957         /* free_pages may go negative - that's OK */
2958         free_pages -= (1 << order) - 1;
2959
2960         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2961                 min -= min / 2;
2962
2963         /*
2964          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2965          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2966          * atomic reserve but it avoids a search.
2967          */
2968         if (likely(!alloc_harder)) {
2969                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2970         } else {
2971                 /*
2972                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
2973                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
2974                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
2975                  * makes during the free path will be small and short-lived.
2976                  */
2977                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
2978                         min -= min / 2;
2979                 else
2980                         min -= min / 4;
2981         }
2982
2983
2984 #ifdef CONFIG_CMA
2985         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2986         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2987                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2988 #endif
2989
2990         /*
2991          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2992          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2993          * even if a suitable page happened to be free.
2994          */
2995         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2996                 return false;
2997
2998         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2999         if (!order)
3000                 return true;
3001
3002         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3003         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3004                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3005                 int mt;
3006
3007                 if (!area->nr_free)
3008                         continue;
3009
3010                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3011                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3012                                 return true;
3013                 }
3014
3015 #ifdef CONFIG_CMA
3016                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3017                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3018                         return true;
3019                 }
3020 #endif
3021                 if (alloc_harder &&
3022                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3023                         return true;
3024         }
3025         return false;
3026 }
3027
3028 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3029                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3030 {
3031         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3032                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3033 }
3034
3035 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3036                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3037 {
3038         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3039         long cma_pages = 0;
3040
3041 #ifdef CONFIG_CMA
3042         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3043         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3044                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3045 #endif
3046
3047         /*
3048          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3049          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3050          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3051          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3052          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3053          */
3054         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3055                 return true;
3056
3057         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3058                                         free_pages);
3059 }
3060
3061 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3062                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3063 {
3064         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3065
3066         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3067                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3068
3069         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3070                                                                 free_pages);
3071 }
3072
3073 #ifdef CONFIG_NUMA
3074 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3075 {
3076         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3077                                 RECLAIM_DISTANCE;
3078 }
3079 #else   /* CONFIG_NUMA */
3080 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3081 {
3082         return true;
3083 }
3084 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3085
3086 /*
3087  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3088  * a page.
3089  */
3090 static struct page *
3091 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3092                                                 const struct alloc_context *ac)
3093 {
3094         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3095         struct zone *zone;
3096         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3097
3098         /*
3099          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3100          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3101          */
3102         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3103                                                                 ac->nodemask) {
3104                 struct page *page;
3105                 unsigned long mark;
3106
3107                 if (cpusets_enabled() &&
3108                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3109                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3110                                 continue;
3111                 /*
3112                  * When allocating a page cache page for writing, we
3113                  * want to get it from a node that is within its dirty
3114                  * limit, such that no single node holds more than its
3115                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3116                  * The dirty limits take into account the node's
3117                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3118                  * should be able to balance it without having to
3119                  * write pages from its LRU list.
3120                  *
3121                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3122                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3123                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3124                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3125                  * nodes are together not big enough to reach the
3126                  * global limit.  The proper fix for these situations
3127                  * will require awareness of nodes in the
3128                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3129                  */
3130                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3131                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3132                                 continue;
3133
3134                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3135                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3136                                 continue;
3137                         }
3138                 }
3139
3140                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3141                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3142                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3143                         int ret;
3144
3145                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3146                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3147                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3148                                 goto try_this_zone;
3149
3150                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3151                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3152                                 continue;
3153
3154                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3155                         switch (ret) {
3156                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3157                                 /* did not scan */
3158                                 continue;
3159                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3160                                 /* scanned but unreclaimable */
3161                                 continue;
3162                         default:
3163                                 /* did we reclaim enough */
3164                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3165                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3166                                         goto try_this_zone;
3167
3168                                 continue;
3169                         }
3170                 }
3171
3172 try_this_zone:
3173                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3174                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3175                 if (page) {
3176                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3177
3178                         /*
3179                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3180                          * if the pageblock should be reserved for the future
3181                          */
3182                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3183                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3184
3185                         return page;
3186                 }
3187         }
3188
3189         return NULL;
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3194  * meminfo in irq context.
3195  */
3196 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3197 {
3198         bool ret = false;
3199
3200 #if NODES_SHIFT > 8
3201         ret = in_interrupt();
3202 #endif
3203         return ret;
3204 }
3205
3206 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3207 {
3208         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3209         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3210
3211         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3212                 return;
3213
3214         /*
3215          * This documents exceptions given to allocations in certain
3216          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3217          * of allowed nodes.
3218          */
3219         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3220                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3221                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3222                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3223         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3224                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3225
3226         show_mem(filter, nodemask);
3227 }
3228
3229 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3230 {
3231         struct va_format vaf;
3232         va_list args;
3233         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3234                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3235
3236         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3237                 return;
3238
3239         pr_warn("%s: ", current->comm);
3240
3241         va_start(args, fmt);
3242         vaf.fmt = fmt;
3243         vaf.va = &args;
3244         pr_cont("%pV", &vaf);
3245         va_end(args);
3246
3247         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3248         if (nodemask)
3249                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3250         else
3251                 pr_cont("(null)\n");
3252
3253         cpuset_print_current_mems_allowed();
3254
3255         dump_stack();
3256         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3257 }
3258
3259 static inline struct page *
3260 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3261                               unsigned int alloc_flags,
3262                               const struct alloc_context *ac)
3263 {
3264         struct page *page;
3265
3266         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3267                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3268         /*
3269          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3270          * are depleted
3271          */
3272         if (!page)
3273                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3274                                 alloc_flags, ac);
3275
3276         return page;
3277 }
3278
3279 static inline struct page *
3280 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3281         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3282 {
3283         struct oom_control oc = {
3284                 .zonelist = ac->zonelist,
3285                 .nodemask = ac->nodemask,
3286                 .memcg = NULL,
3287                 .gfp_mask = gfp_mask,
3288                 .order = order,
3289         };
3290         struct page *page;
3291
3292         *did_some_progress = 0;
3293
3294         /*
3295          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3296          * making progress for us.
3297          */
3298         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3299                 *did_some_progress = 1;
3300                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3301                 return NULL;
3302         }
3303
3304         /*
3305          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3306          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3307          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3308          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3309          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3310          */
3311         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3312                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3313                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3314         if (page)
3315                 goto out;
3316
3317         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3318         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3319                 goto out;
3320         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3321         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3322                 goto out;
3323         /*
3324          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3325          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3326          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3327          * fallback than shooting a random task.
3328          */
3329         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3330                 goto out;
3331         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3332         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3333                 goto out;
3334         if (pm_suspended_storage())
3335                 goto out;
3336         /*
3337          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3338          * other request to make a forward progress.
3339          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3340          * do much for this context but let's try it to at least get
3341          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3342          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3343          * failures more gracefully we should just bail out here.
3344          */
3345
3346         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3347         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3348                 goto out;
3349
3350         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3351         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3352                 *did_some_progress = 1;
3353
3354                 /*
3355                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3356                  * reserves
3357                  */
3358                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3359                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3360                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3361         }
3362 out:
3363         mutex_unlock(&oom_lock);
3364         return page;
3365 }
3366
3367 /*
3368  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3369  * killer is consider as the only way to move forward.
3370  */
3371 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3372
3373 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3374 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3375 static struct page *
3376 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3377                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3378                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3379 {
3380         struct page *page;
3381         unsigned int noreclaim_flag;
3382
3383         if (!order)
3384                 return NULL;
3385
3386         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3387         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3388                                                                         prio);
3389         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3390
3391         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3392                 return NULL;
3393
3394         /*
3395          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3396          * count a compaction stall
3397          */
3398         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3399
3400         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3401
3402         if (page) {
3403                 struct zone *zone = page_zone(page);
3404
3405                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3406                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3407                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3408                 return page;
3409         }
3410
3411         /*
3412          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3413          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3414          */
3415         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3416
3417         cond_resched();
3418
3419         return NULL;
3420 }
3421
3422 static inline bool
3423 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3424                      enum compact_result compact_result,
3425                      enum compact_priority *compact_priority,
3426                      int *compaction_retries)
3427 {
3428         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3429         int min_priority;
3430         bool ret = false;
3431         int retries = *compaction_retries;
3432         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3433
3434         if (!order)
3435                 return false;
3436
3437         if (compaction_made_progress(compact_result))
3438                 (*compaction_retries)++;
3439
3440         /*
3441          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3442          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3443          * failure could be caused by insufficient priority
3444          */
3445         if (compaction_failed(compact_result))
3446                 goto check_priority;
3447
3448         /*
3449          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3450          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3451          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3452          * compaction.
3453          */
3454         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3455                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3456                 goto out;
3457         }
3458
3459         /*
3460          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3461          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3462          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3463          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3464          * would need much more detailed feedback from compaction to
3465          * make a better decision.
3466          */
3467         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3468                 max_retries /= 4;
3469         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3470                 ret = true;
3471                 goto out;
3472         }
3473
3474         /*
3475          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3476          * all retries or failed at the lower priorities.
3477          */
3478 check_priority:
3479         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3480                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3481
3482         if (*compact_priority > min_priority) {
3483                 (*compact_priority)--;
3484                 *compaction_retries = 0;
3485                 ret = true;
3486         }
3487 out:
3488         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3489         return ret;
3490 }
3491 #else
3492 static inline struct page *
3493 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3494                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3495                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3496 {
3497         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3498         return NULL;
3499 }
3500
3501 static inline bool
3502 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3503                      enum compact_result compact_result,
3504                      enum compact_priority *compact_priority,
3505                      int *compaction_retries)
3506 {
3507         struct zone *zone;
3508         struct zoneref *z;
3509
3510         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3511                 return false;
3512
3513         /*
3514          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3515          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3516          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3517          * watermarks are OK.
3518          */
3519         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3520                                         ac->nodemask) {
3521                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3522                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3523                         return true;
3524         }
3525         return false;
3526 }
3527 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3528
3529 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3530 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3531         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3532
3533 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3534 {
3535         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3536
3537         /* no reclaim without waiting on it */
3538         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3539                 return false;
3540
3541         /* this guy won't enter reclaim */
3542         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3543                 return false;
3544
3545         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3546         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3547                 return false;
3548
3549         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3550                 return false;
3551
3552         return true;
3553 }
3554
3555 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3556 {
3557         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3558                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3559 }
3560 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3561
3562 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3563 {
3564         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3565                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3566 }
3567 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3568 #endif
3569
3570 /*
3571  * Zonelists may change due to hotplug during allocation. Detect when zonelists
3572  * have been rebuilt so allocation retries. Reader side does not lock and
3573  * retries the allocation if zonelist changes. Writer side is protected by the
3574  * embedded spin_lock.
3575  */
3576 static DEFINE_SEQLOCK(zonelist_update_seq);
3577
3578 static unsigned int zonelist_iter_begin(void)
3579 {
3580         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
3581                 return read_seqbegin(&zonelist_update_seq);
3582
3583         return 0;
3584 }
3585
3586 static unsigned int check_retry_zonelist(unsigned int seq)
3587 {
3588         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
3589                 return read_seqretry(&zonelist_update_seq, seq);
3590
3591         return seq;
3592 }
3593
3594 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3595 static int
3596 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3597                                         const struct alloc_context *ac)
3598 {
3599         struct reclaim_state reclaim_state;
3600         int progress;
3601         unsigned int noreclaim_flag;
3602
3603         cond_resched();
3604
3605         /* We now go into synchronous reclaim */
3606         cpuset_memory_pressure_bump();
3607         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3608         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3609         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3610         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3611
3612         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3613                                                                 ac->nodemask);
3614
3615         current->reclaim_state = NULL;
3616         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3617         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3618
3619         cond_resched();
3620
3621         return progress;
3622 }
3623
3624 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3625 static inline struct page *
3626 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3627                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3628                 unsigned long *did_some_progress)
3629 {
3630         struct page *page = NULL;
3631         bool drained = false;
3632
3633         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3634         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3635                 return NULL;
3636
3637 retry:
3638         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3639
3640         /*
3641          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3642          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3643          * Shrink them them and try again
3644          */
3645         if (!page && !drained) {
3646                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3647                 drain_all_pages(NULL);
3648                 drained = true;
3649                 goto retry;
3650         }
3651
3652         return page;
3653 }
3654
3655 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3656 {
3657         struct zoneref *z;
3658         struct zone *zone;
3659         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3660
3661         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3662                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3663                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3664                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3665                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3666         }
3667 }
3668
3669 static inline unsigned int
3670 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3671 {
3672         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3673
3674         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3675         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3676
3677         /*
3678          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3679          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3680          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3681          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3682          */
3683         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3684
3685         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3686                 /*
3687                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3688                  * if it can't schedule.
3689                  */
3690                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3691                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3692                 /*
3693                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3694                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3695                  */
3696                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3697         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3698                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3699
3700 #ifdef CONFIG_CMA
3701         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3702                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3703 #endif
3704         return alloc_flags;
3705 }
3706
3707 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3708 {
3709         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3710                 return false;
3711
3712         /*
3713          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3714          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3715          */
3716         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3717                 return false;
3718
3719         return true;
3720 }
3721
3722 /*
3723  * Distinguish requests which really need access to full memory
3724  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3725  */
3726 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3727 {
3728         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3729                 return 0;
3730         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3731                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3732         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3733                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3734         if (!in_interrupt()) {
3735                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3736                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3737                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3738                         return ALLOC_OOM;
3739         }
3740
3741         return 0;
3742 }
3743
3744 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3745 {
3746         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3747 }
3748
3749 /*
3750  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3751  * for the given allocation request.
3752  *
3753  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3754  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3755  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3756  *
3757  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3758  */
3759 static inline bool
3760 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3761                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3762                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3763 {
3764         struct zone *zone;
3765         struct zoneref *z;
3766
3767         /*
3768          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3769          * their order will become available due to high fragmentation so
3770          * always increment the no progress counter for them
3771          */
3772         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3773                 *no_progress_loops = 0;
3774         else
3775                 (*no_progress_loops)++;
3776
3777         /*
3778          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3779          * several times in the row.
3780          */
3781         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3782                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3783                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3784         }
3785
3786         /*
3787          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3788          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3789          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3790          * screwed and have to go OOM.
3791          */
3792         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3793                                         ac->nodemask) {
3794                 unsigned long available;
3795                 unsigned long reclaimable;
3796                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3797                 bool wmark;
3798
3799                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3800                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3801
3802                 /*
3803                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3804                  * reclaimable pages?
3805                  */
3806                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3807                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3808                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3809                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3810                 if (wmark) {
3811                         /*
3812                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3813                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3814                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3815                          * prevent from pre mature OOM
3816                          */
3817                         if (!did_some_progress) {
3818                                 unsigned long write_pending;
3819
3820                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3821                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3822
3823                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3824                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3825                                         return true;
3826                                 }
3827                         }
3828
3829                         /*
3830                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3831                          * context and the current implementation of the WQ
3832                          * concurrency control doesn't recognize that
3833                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3834                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3835                          * do a short sleep here rather than calling
3836                          * cond_resched().
3837                          */
3838                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3839                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3840                         else
3841                                 cond_resched();
3842
3843                         return true;
3844                 }
3845         }
3846
3847         return false;
3848 }
3849
3850 static inline bool
3851 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3852 {
3853         /*
3854          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3855          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3856          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3857          * such a way the check therein was true, and then it became false
3858          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3859          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3860          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3861          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3862          * caller can deal with a violated nodemask.
3863          */
3864         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3865                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3866                 ac->nodemask = NULL;
3867                 return true;
3868         }
3869
3870         /*
3871          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3872          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3873          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3874          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3875          * retry.
3876          */
3877         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3878                 return true;
3879
3880         return false;
3881 }
3882
3883 static inline struct page *
3884 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3885                                                 struct alloc_context *ac)
3886 {
3887         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3888         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3889         struct page *page = NULL;
3890         unsigned int alloc_flags;
3891         unsigned long did_some_progress;
3892         enum compact_priority compact_priority;
3893         enum compact_result compact_result;
3894         int compaction_retries;
3895         int no_progress_loops;
3896         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3897         unsigned int zonelist_iter_cookie;
3898         int reserve_flags;
3899
3900         /*
3901          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3902          * callers that are not in atomic context.
3903          */
3904         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3905                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3906                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3907
3908 restart:
3909         compaction_retries = 0;
3910         no_progress_loops = 0;
3911         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3912         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3913         zonelist_iter_cookie = zonelist_iter_begin();
3914
3915         /*
3916          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3917          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3918          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3919          */
3920         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3921
3922         /*
3923          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3924          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3925          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3926          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3927          */
3928         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3929                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3930         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3931                 goto nopage;
3932
3933         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3934                 wake_all_kswapds(order, ac);
3935
3936         /*
3937          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3938          * that first
3939          */
3940         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3941         if (page)
3942                 goto got_pg;
3943
3944         /*
3945          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3946          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3947          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3948          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3949          * same migratetype.
3950          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3951          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3952          */
3953         if (can_direct_reclaim &&
3954                         (costly_order ||
3955                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3956                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3957                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3958                                                 alloc_flags, ac,
3959                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3960                                                 &compact_result);
3961                 if (page)
3962                         goto got_pg;
3963
3964                 /*
3965                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3966                  * includes THP page fault allocations
3967                  */
3968                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3969                         /*
3970                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3971                          * it is because sync compaction recently failed. If
3972                          * this is the case and the caller requested a THP
3973                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3974                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3975                          * direct reclaim.
3976                          */
3977                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3978                                 goto nopage;
3979
3980                         /*
3981                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3982                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3983                          * using async compaction.
3984                          */
3985                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3986                 }
3987         }
3988
3989 retry:
3990         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3991         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3992                 wake_all_kswapds(order, ac);
3993
3994         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3995         if (reserve_flags)
3996                 alloc_flags = reserve_flags;
3997
3998         /*
3999          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
4000          * These allocations are high priority and system rather than user
4001          * orientated.
4002          */
4003         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4004                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4005                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4006         }
4007
4008         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4009         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4010         if (page)
4011                 goto got_pg;
4012
4013         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4014         if (!can_direct_reclaim)
4015                 goto nopage;
4016
4017         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4018         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4019                 goto nopage;
4020
4021         /* Try direct reclaim and then allocating */
4022         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4023                                                         &did_some_progress);
4024         if (page)
4025                 goto got_pg;
4026
4027         /* Try direct compaction and then allocating */
4028         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4029                                         compact_priority, &compact_result);
4030         if (page)
4031                 goto got_pg;
4032
4033         /* Do not loop if specifically requested */
4034         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4035                 goto nopage;
4036
4037         /*
4038          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4039          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4040          */
4041         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4042                 goto nopage;
4043
4044         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4045                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4046                 goto retry;
4047
4048         /*
4049          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4050          * reclaim is not able to make any progress because the current
4051          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4052          * of free memory (see __compaction_suitable)
4053          */
4054         if (did_some_progress > 0 &&
4055                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4056                                 compact_result, &compact_priority,
4057                                 &compaction_retries))
4058                 goto retry;
4059
4060
4061         /*
4062          * Deal with possible cpuset update races or zonelist updates to avoid
4063          * a unnecessary OOM kill.
4064          */
4065         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac) ||
4066             check_retry_zonelist(zonelist_iter_cookie))
4067                 goto restart;
4068
4069         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4070         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4071         if (page)
4072                 goto got_pg;
4073
4074         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4075         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4076             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4077              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4078                 goto nopage;
4079
4080         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4081         if (did_some_progress) {
4082                 no_progress_loops = 0;
4083                 goto retry;
4084         }
4085
4086 nopage:
4087         /*
4088          * Deal with possible cpuset update races or zonelist updates to avoid
4089          * a unnecessary OOM kill.
4090          */
4091         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac) ||
4092             check_retry_zonelist(zonelist_iter_cookie))
4093                 goto restart;
4094
4095         /*
4096          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4097          * we always retry
4098          */
4099         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4100                 /*
4101                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4102                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4103                  */
4104                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4105                         goto fail;
4106
4107                 /*
4108                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4109                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4110                  * for somebody to do a work for us
4111                  */
4112                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4113
4114                 /*
4115                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4116                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4117                  * so that we can identify them and convert them to something
4118                  * else.
4119                  */
4120                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4121
4122                 /*
4123                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4124                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4125                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4126                  * the situation worse
4127                  */
4128                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4129                 if (page)
4130                         goto got_pg;
4131
4132                 cond_resched();
4133                 goto retry;
4134         }
4135 fail:
4136         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4137                         "page allocation failure: order:%u", order);
4138 got_pg:
4139         return page;
4140 }
4141
4142 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4143                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4144                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4145                 unsigned int *alloc_flags)
4146 {
4147         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4148         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4149         ac->nodemask = nodemask;
4150         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4151
4152         if (cpusets_enabled()) {
4153                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4154                 if (!ac->nodemask)
4155                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4156                 else
4157                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4158         }
4159
4160         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4161         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4162
4163         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4164
4165         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4166                 return false;
4167
4168         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4169                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4170
4171         return true;
4172 }
4173
4174 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4175 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4176                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4177 {
4178         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4179         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4180
4181         /*
4182          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4183          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4184          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4185          */
4186         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4187                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4188 }
4189
4190 /*
4191  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4192  */
4193 struct page *
4194 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4195                                                         nodemask_t *nodemask)
4196 {
4197         struct page *page;
4198         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4199         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4200         struct alloc_context ac = { };
4201
4202         /*
4203          * There are several places where we assume that the order value is sane
4204          * so bail out early if the request is out of bound.
4205          */
4206         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
4207                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
4208                 return NULL;
4209         }
4210
4211         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4212         alloc_mask = gfp_mask;
4213         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4214                 return NULL;
4215
4216         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4217
4218         /* First allocation attempt */
4219         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4220         if (likely(page))
4221                 goto out;
4222
4223         /*
4224          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4225          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4226          * from a particular context which has been marked by
4227          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4228          */
4229         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4230         ac.spread_dirty_pages = false;
4231
4232         /*
4233          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4234          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4235          */
4236         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4237                 ac.nodemask = nodemask;
4238
4239         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4240
4241 out:
4242         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4243             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4244                 __free_pages(page, order);
4245                 page = NULL;
4246         }
4247
4248         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4249
4250         return page;
4251 }
4252 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4253
4254 /*
4255  * Common helper functions.
4256  */
4257 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4258 {
4259         struct page *page;
4260
4261         /*
4262          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4263          * a highmem page
4264          */
4265         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4266
4267         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4268         if (!page)
4269                 return 0;
4270         return (unsigned long) page_address(page);
4271 }
4272 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4273
4274 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4275 {
4276         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4277 }
4278 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4279
4280 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4281 {
4282         if (put_page_testzero(page)) {
4283                 if (order == 0)
4284                         free_hot_cold_page(page, false);
4285                 else
4286                         __free_pages_ok(page, order);
4287         }
4288 }
4289
4290 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4291
4292 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4293 {
4294         if (addr != 0) {
4295                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4296                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4297         }
4298 }
4299
4300 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4301
4302 /*
4303  * Page Fragment:
4304  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4305  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4306  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4307  *
4308  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4309  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4310  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4311  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4312  */
4313 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4314                                              gfp_t gfp_mask)
4315 {
4316         struct page *page = NULL;
4317         gfp_t gfp = gfp_mask;
4318
4319 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4320         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4321                     __GFP_NOMEMALLOC;
4322         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4323                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4324         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4325 #endif
4326         if (unlikely(!page))
4327                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4328
4329         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4330
4331         return page;
4332 }
4333
4334 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4335 {
4336         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4337
4338         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4339                 unsigned int order = compound_order(page);
4340
4341                 if (order == 0)
4342                         free_hot_cold_page(page, false);
4343                 else
4344                         __free_pages_ok(page, order);
4345         }
4346 }
4347 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4348
4349 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4350                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4351 {
4352         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4353         struct page *page;
4354         int offset;
4355
4356         if (unlikely(!nc->va)) {
4357 refill:
4358                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4359                 if (!page)
4360                         return NULL;
4361
4362 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4363                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4364                 size = nc->size;
4365 #endif
4366                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4367                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4368                  */
4369                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
4370
4371                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4372                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4373                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4374                 nc->offset = size;
4375         }
4376
4377         offset = nc->offset - fragsz;
4378         if (unlikely(offset < 0)) {
4379                 page = virt_to_page(nc->va);
4380
4381                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4382                         goto refill;
4383
4384 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4385                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4386                 size = nc->size;
4387 #endif
4388                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4389                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
4390
4391                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4392                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4393                 offset = size - fragsz;
4394                 if (unlikely(offset < 0)) {
4395                         /*
4396                          * The caller is trying to allocate a fragment
4397                          * with fragsz > PAGE_SIZE but the cache isn't big
4398                          * enough to satisfy the request, this may
4399                          * happen in low memory conditions.
4400                          * We don't release the cache page because
4401                          * it could make memory pressure worse
4402                          * so we simply return NULL here.
4403                          */
4404                         return NULL;
4405                 }
4406         }
4407
4408         nc->pagecnt_bias--;
4409         nc->offset = offset;
4410
4411         return nc->va + offset;
4412 }
4413 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4414
4415 /*
4416  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4417  */
4418 void page_frag_free(void *addr)
4419 {
4420         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4421
4422         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4423                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4424 }
4425 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4426
4427 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4428                 size_t size)
4429 {
4430         if (addr) {
4431                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4432                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4433
4434                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4435                 while (used < alloc_end) {
4436                         free_page(used);
4437                         used += PAGE_SIZE;
4438                 }
4439         }
4440         return (void *)addr;
4441 }
4442
4443 /**
4444  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4445  * @size: the number of bytes to allocate
4446  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4447  *
4448  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4449  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4450  * allocate memory in power-of-two pages.
4451  *
4452  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4453  *
4454  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4455  */
4456 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4457 {
4458         unsigned int order = get_order(size);
4459         unsigned long addr;
4460
4461         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4462         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4463 }
4464 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4465
4466 /**
4467  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4468  *                         pages on a node.
4469  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4470  * @size: the number of bytes to allocate
4471  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4472  *
4473  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4474  * back.
4475  */
4476 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4477 {
4478         unsigned int order = get_order(size);
4479         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4480         if (!p)
4481                 return NULL;
4482         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4483 }
4484
4485 /**
4486  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4487  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4488  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4489  *
4490  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4491  */
4492 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4493 {
4494         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4495         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4496
4497         while (addr < end) {
4498                 free_page(addr);
4499                 addr += PAGE_SIZE;
4500         }
4501 }
4502 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4503
4504 /**
4505  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4506  * @offset: The zone index of the highest zone
4507  *
4508  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4509  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4510  * zone, the number of pages is calculated as:
4511  *
4512  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4513  */
4514 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4515 {
4516         struct zoneref *z;
4517         struct zone *zone;
4518
4519         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4520         unsigned long sum = 0;
4521
4522         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4523
4524         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4525                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4526                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4527                 if (size > high)
4528                         sum += size - high;
4529         }
4530
4531         return sum;
4532 }
4533
4534 /**
4535  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4536  *
4537  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4538  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4539  */
4540 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4541 {
4542         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4543 }
4544 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4545
4546 /**
4547  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4548  *
4549  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4550  * high watermark within all zones.
4551  */
4552 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4553 {
4554         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4555 }
4556
4557 static inline void show_node(struct zone *zone)
4558 {
4559         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4560                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4561 }
4562
4563 long si_mem_available(void)
4564 {
4565         long available;
4566         unsigned long pagecache;
4567         unsigned long wmark_low = 0;
4568         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4569         struct zone *zone;
4570         int lru;
4571
4572         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4573                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4574
4575         for_each_zone(zone)
4576                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4577
4578         /*
4579          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4580          * without causing swapping.
4581          */
4582         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4583
4584         /*
4585          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4586          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4587          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4588          */
4589         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4590         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4591         available += pagecache;
4592
4593         /*
4594          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4595          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4596          */
4597         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4598                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4599                          wmark_low);
4600
4601         /*
4602          * Part of the kernel memory, which can be released under memory
4603          * pressure.
4604          */
4605         available += global_node_page_state(NR_INDIRECTLY_RECLAIMABLE_BYTES) >>
4606                 PAGE_SHIFT;
4607
4608         if (available < 0)
4609                 available = 0;
4610         return available;
4611 }
4612 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4613
4614 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4615 {
4616         val->totalram = totalram_pages;
4617         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4618         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4619         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4620         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4621         val->freehigh = nr_free_highpages();
4622         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4623 }
4624
4625 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4626
4627 #ifdef CONFIG_NUMA
4628 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4629 {
4630         int zone_type;          /* needs to be signed */
4631         unsigned long managed_pages = 0;
4632         unsigned long managed_highpages = 0;
4633         unsigned long free_highpages = 0;
4634         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4635
4636         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4637                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4638         val->totalram = managed_pages;
4639         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4640         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4641 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4642         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4643                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4644
4645                 if (is_highmem(zone)) {
4646                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4647                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4648                 }
4649         }
4650         val->totalhigh = managed_highpages;
4651         val->freehigh = free_highpages;
4652 #else
4653         val->totalhigh = managed_highpages;
4654         val->freehigh = free_highpages;
4655 #endif
4656         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4657 }
4658 #endif
4659
4660 /*
4661  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4662  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4663  */
4664 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4665 {
4666         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4667                 return false;
4668
4669         /*
4670          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4671          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4672          * have to be precise here.
4673          */
4674         if (!nodemask)
4675                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4676
4677         return !node_isset(nid, *nodemask);
4678 }
4679
4680 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4681
4682 static void show_migration_types(unsigned char type)
4683 {
4684         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4685                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4686                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4687                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4688                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4689 #ifdef CONFIG_CMA
4690                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4691 #endif
4692 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4693                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4694 #endif
4695         };
4696         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4697         char *p = tmp;
4698         int i;
4699
4700         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4701                 if (type & (1 << i))
4702                         *p++ = types[i];
4703         }
4704
4705         *p = '\0';
4706         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4707 }
4708
4709 /*
4710  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4711  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4712  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4713  *
4714  * Bits in @filter:
4715  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4716  *   cpuset.
4717  */
4718 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4719 {
4720         unsigned long free_pcp = 0;
4721         int cpu;
4722         struct zone *zone;
4723         pg_data_t *pgdat;
4724
4725         for_each_populated_zone(zone) {
4726                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4727                         continue;
4728
4729                 for_each_online_cpu(cpu)
4730                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4731         }
4732
4733         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4734                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4735                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4736                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4737                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4738                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4739                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4740                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4741                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4742                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4743                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4744                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4745                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4746                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4747                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4748                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4749                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4750                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4751                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4752                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4753                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
4754                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
4755                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
4756                 free_pcp,
4757                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4758
4759         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4760                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4761                         continue;
4762
4763                 printk("Node %d"
4764                         " active_anon:%lukB"
4765                         " inactive_anon:%lukB"
4766                         " active_file:%lukB"
4767                         " inactive_file:%lukB"
4768                         " unevictable:%lukB"
4769                         " isolated(anon):%lukB"
4770                         " isolated(file):%lukB"
4771                         " mapped:%lukB"
4772                         " dirty:%lukB"
4773                         " writeback:%lukB"
4774                         " shmem:%lukB"
4775 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4776                         " shmem_thp: %lukB"
4777                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4778                         " anon_thp: %lukB"
4779 #endif
4780                         " writeback_tmp:%lukB"
4781                         " unstable:%lukB"
4782                         " all_unreclaimable? %s"
4783                         "\n",
4784                         pgdat->node_id,
4785                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4786                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4787                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4788                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4789                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4790                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4791                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4792                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4793                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4794                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4795                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4796 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4797                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4798                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4799                                         * HPAGE_PMD_NR),
4800                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4801 #endif
4802                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4803                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4804                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4805                                 "yes" : "no");
4806         }
4807
4808         for_each_populated_zone(zone) {
4809                 int i;
4810
4811                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4812                         continue;
4813
4814                 free_pcp = 0;
4815                 for_each_online_cpu(cpu)
4816                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4817
4818                 show_node(zone);
4819                 printk(KERN_CONT
4820                         "%s"
4821                         " free:%lukB"
4822                         " min:%lukB"
4823                         " low:%lukB"
4824                         " high:%lukB"
4825                         " active_anon:%lukB"
4826                         " inactive_anon:%lukB"
4827                         " active_file:%lukB"
4828                         " inactive_file:%lukB"
4829                         " unevictable:%lukB"
4830                         " writepending:%lukB"
4831                         " present:%lukB"
4832                         " managed:%lukB"
4833                         " mlocked:%lukB"
4834                         " kernel_stack:%lukB"
4835                         " pagetables:%lukB"
4836                         " bounce:%lukB"
4837                         " free_pcp:%lukB"
4838                         " local_pcp:%ukB"
4839                         " free_cma:%lukB"
4840                         "\n",
4841                         zone->name,
4842                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4843                         K(min_wmark_pages(zone)),
4844                         K(low_wmark_pages(zone)),
4845                         K(high_wmark_pages(zone)),
4846                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4847                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4848                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4849                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4850                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4851                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4852                         K(zone->present_pages),
4853                         K(zone->managed_pages),
4854                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4855                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4856                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4857                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4858                         K(free_pcp),
4859                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4860                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4861                 printk("lowmem_reserve[]:");
4862                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4863                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4864                 printk(KERN_CONT "\n");
4865         }
4866
4867         for_each_populated_zone(zone) {
4868                 unsigned int order;
4869                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4870                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4871
4872                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4873                         continue;
4874                 show_node(zone);
4875                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4876
4877                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4878                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4879                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4880                         int type;
4881
4882                         nr[order] = area->nr_free;
4883                         total += nr[order] << order;
4884
4885                         types[order] = 0;
4886                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4887                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4888                                         types[order] |= 1 << type;
4889                         }
4890                 }
4891                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4892                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4893                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4894                                nr[order], K(1UL) << order);
4895                         if (nr[order])
4896                                 show_migration_types(types[order]);
4897                 }
4898                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4899         }
4900
4901         hugetlb_show_meminfo();
4902
4903         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4904
4905         show_swap_cache_info();
4906 }
4907
4908 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4909 {
4910         zoneref->zone = zone;
4911         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4912 }
4913
4914 /*
4915  * Builds allocation fallback zone lists.
4916  *
4917  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4918  */
4919 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
4920 {
4921         struct zone *zone;
4922         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4923         int nr_zones = 0;
4924
4925         do {
4926                 zone_type--;
4927                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4928                 if (populated_zone(zone)) {
4929                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
4930                         check_highest_zone(zone_type);
4931                 }
4932         } while (zone_type);
4933
4934         return nr_zones;
4935 }
4936
4937 #ifdef CONFIG_NUMA
4938
4939 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4940 {
4941         /*
4942          * We used to support different zonlists modes but they turned
4943          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
4944          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
4945          * not fail it silently
4946          */
4947         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
4948                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4949                 return -EINVAL;
4950         }
4951         return 0;
4952 }
4953
4954 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4955 {
4956         if (!s)
4957                 return 0;
4958
4959         return __parse_numa_zonelist_order(s);
4960 }
4961 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4962
4963 char numa_zonelist_order[] = "Node";
4964
4965 /*
4966  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4967  */
4968 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4969                 void __user *buffer, size_t *length,
4970                 loff_t *ppos)
4971 {
4972         char *str;
4973         int ret;
4974
4975         if (!write)
4976                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4977         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
4978         if (IS_ERR(str))
4979                 return PTR_ERR(str);
4980
4981         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
4982         kfree(str);
4983         return ret;
4984 }
4985
4986
4987 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4988 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4989
4990 /**
4991  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4992  * @node: node whose fallback list we're appending
4993  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4994  *
4995  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4996  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4997  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4998  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4999  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5000  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5001  * on them otherwise.
5002  * It returns -1 if no node is found.
5003  */
5004 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5005 {
5006         int n, val;
5007         int min_val = INT_MAX;
5008         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5009         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5010
5011         /* Use the local node if we haven't already */
5012         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5013                 node_set(node, *used_node_mask);
5014                 return node;
5015         }
5016
5017         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5018
5019                 /* Don't want a node to appear more than once */
5020                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5021                         continue;
5022
5023                 /* Use the distance array to find the distance */
5024                 val = node_distance(node, n);
5025
5026                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5027                 val += (n < node);
5028
5029                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5030                 tmp = cpumask_of_node(n);
5031                 if (!cpumask_empty(tmp))
5032                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5033
5034                 /* Slight preference for less loaded node */
5035                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5036                 val += node_load[n];
5037
5038                 if (val < min_val) {
5039                         min_val = val;
5040                         best_node = n;
5041                 }
5042         }
5043
5044         if (best_node >= 0)
5045                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5046
5047         return best_node;
5048 }
5049
5050
5051 /*
5052  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5053  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5054  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5055  */
5056 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5057                 unsigned nr_nodes)
5058 {
5059         struct zoneref *zonerefs;
5060         int i;
5061
5062         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5063
5064         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5065                 int nr_zones;
5066
5067                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5068
5069                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5070                 zonerefs += nr_zones;
5071         }
5072         zonerefs->zone = NULL;
5073         zonerefs->zone_idx = 0;
5074 }
5075
5076 /*
5077  * Build gfp_thisnode zonelists
5078  */
5079 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5080 {
5081         struct zoneref *zonerefs;
5082         int nr_zones;
5083
5084         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5085         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5086         zonerefs += nr_zones;
5087         zonerefs->zone = NULL;
5088         zonerefs->zone_idx = 0;
5089 }
5090
5091 /*
5092  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5093  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5094  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5095  * may still exist in local DMA zone.
5096  */
5097
5098 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5099 {
5100         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5101         int node, load, nr_nodes = 0;
5102         nodemask_t used_mask;
5103         int local_node, prev_node;
5104
5105         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5106         local_node = pgdat->node_id;
5107         load = nr_online_nodes;
5108         prev_node = local_node;
5109         nodes_clear(used_mask);
5110
5111         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5112         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5113                 /*
5114                  * We don't want to pressure a particular node.
5115                  * So adding penalty to the first node in same
5116                  * distance group to make it round-robin.
5117                  */
5118                 if (node_distance(local_node, node) !=
5119                     node_distance(local_node, prev_node))
5120                         node_load[node] = load;
5121
5122                 node_order[nr_nodes++] = node;
5123                 prev_node = node;
5124                 load--;
5125         }
5126
5127         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5128         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5129 }
5130
5131 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5132 /*
5133  * Return node id of node used for "local" allocations.
5134  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5135  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5136  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5137  */
5138 int local_memory_node(int node)
5139 {
5140         struct zoneref *z;
5141
5142         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5143                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5144                                    NULL);
5145         return z->zone->node;
5146 }
5147 #endif
5148
5149 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5150 static void setup_min_slab_ratio(void);
5151 #else   /* CONFIG_NUMA */
5152
5153 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5154 {
5155         int node, local_node;
5156         struct zoneref *zonerefs;
5157         int nr_zones;
5158
5159         local_node = pgdat->node_id;
5160
5161         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5162         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5163         zonerefs += nr_zones;
5164
5165         /*
5166          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5167          * of all the other nodes.
5168          * We don't want to pressure a particular node, so when
5169          * building the zones for node N, we make sure that the
5170          * zones coming right after the local ones are those from
5171          * node N+1 (modulo N)
5172          */
5173         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5174                 if (!node_online(node))
5175                         continue;
5176                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5177                 zonerefs += nr_zones;
5178         }
5179         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5180                 if (!node_online(node))
5181                         continue;
5182                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5183                 zonerefs += nr_zones;
5184         }
5185
5186         zonerefs->zone = NULL;
5187         zonerefs->zone_idx = 0;
5188 }
5189
5190 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5191
5192 /*
5193  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5194  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5195  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5196  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5197  * with interrupts disabled.
5198  *
5199  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5200  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5201  * hotplugged processors.
5202  *
5203  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5204  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5205  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5206  */
5207 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5208 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5209 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5210
5211 static void __build_all_zonelists(void *data)
5212 {
5213         int nid;
5214         int __maybe_unused cpu;
5215         pg_data_t *self = data;
5216
5217         write_seqlock(&zonelist_update_seq);
5218
5219 #ifdef CONFIG_NUMA
5220         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5221 #endif
5222
5223         /*
5224          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5225          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5226          */
5227         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5228                 build_zonelists(self);
5229         } else {
5230                 for_each_online_node(nid) {
5231                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5232
5233                         build_zonelists(pgdat);
5234                 }
5235
5236 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5237                 /*
5238                  * We now know the "local memory node" for each node--
5239                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5240                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5241                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5242                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5243                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5244                  */
5245                 for_each_online_cpu(cpu)
5246                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5247 #endif
5248         }
5249
5250         write_sequnlock(&zonelist_update_seq);
5251 }
5252
5253 static noinline void __init
5254 build_all_zonelists_init(void)
5255 {
5256         int cpu;
5257
5258         __build_all_zonelists(NULL);
5259
5260         /*
5261          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5262          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5263          * each zone will be allocated later when the per cpu
5264          * allocator is available.
5265          *
5266          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5267          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5268          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5269          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5270          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5271          * (a chicken-egg dilemma).
5272          */
5273         for_each_possible_cpu(cpu)
5274                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5275
5276         mminit_verify_zonelist();
5277         cpuset_init_current_mems_allowed();
5278 }
5279
5280 /*
5281  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5282  *
5283  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5284  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5285  */
5286 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5287 {
5288         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5289                 build_all_zonelists_init();
5290         } else {
5291                 __build_all_zonelists(pgdat);
5292                 /* cpuset refresh routine should be here */
5293         }
5294         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5295         /*
5296          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5297          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5298          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5299          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5300          * disabled and enable it later
5301          */
5302         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5303                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5304         else
5305                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5306
5307         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5308                 nr_online_nodes,
5309                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5310                 vm_total_pages);
5311 #ifdef CONFIG_NUMA
5312         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5313 #endif
5314 }
5315
5316 /*
5317  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5318  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5319  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5320  */
5321 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5322                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5323 {
5324         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5325         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5326         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5327         unsigned long pfn;
5328         unsigned long nr_initialised = 0;
5329 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5330         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5331 #endif
5332
5333         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5334                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5335
5336         /*
5337          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5338          * memory
5339          */
5340         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5341                 start_pfn += altmap->reserve;
5342
5343         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5344                 /*
5345                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5346                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5347                  */
5348                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5349                         goto not_early;
5350
5351                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5352                         continue;
5353                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5354                         continue;
5355                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5356                         break;
5357
5358 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5359                 /*
5360                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5361                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5362                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5363                  */
5364                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5365                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5366                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5367                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5368                                                 break;
5369                                 r = tmp;
5370                         }
5371                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5372                             memblock_is_mirror(r)) {
5373                                 /* already initialized as NORMAL */
5374                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5375                                 continue;
5376                         }
5377                 }
5378 #endif
5379
5380 not_early:
5381                 /*
5382                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5383                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5384                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5385                  * the address space during boot when many long-lived
5386                  * kernel allocations are made.
5387                  *
5388                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5389                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5390                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5391                  * pfn out of zone.
5392                  */
5393                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5394                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5395
5396                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5397                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5398                         cond_resched();
5399                 } else {
5400                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5401                 }
5402         }
5403 }
5404
5405 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5406 {
5407         unsigned int order, t;
5408         for_each_migratetype_order(order, t) {
5409                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5410                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5411         }
5412 }
5413
5414 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5415 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5416         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5417 #endif
5418
5419 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5420 {
5421 #ifdef CONFIG_MMU
5422         int batch;
5423
5424         /*
5425          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5426          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5427          *
5428          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5429          */
5430         batch = zone->managed_pages / 1024;
5431         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5432                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5433         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5434         if (batch < 1)
5435                 batch = 1;
5436
5437         /*
5438          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5439          * of 2 value was found to be more likely to have
5440          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5441          *
5442          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5443          * batches of pages, one task can end up with a lot
5444          * of pages of one half of the possible page colors
5445          * and the other with pages of the other colors.
5446          */
5447         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5448
5449         return batch;
5450
5451 #else
5452         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5453          * conditions.
5454          *
5455          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5456          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5457          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5458          *
5459          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5460          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5461          * can be a significant delay between the individual batches being
5462          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5463          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5464          */
5465         return 0;
5466 #endif
5467 }
5468
5469 /*
5470  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5471  * ->batch must never be higher then ->high.
5472  * The following function updates them in a safe manner without read side
5473  * locking.
5474  *
5475  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5476  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5477  *
5478  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5479  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5480  * exist).
5481  */
5482 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5483                 unsigned long batch)
5484 {
5485        /* start with a fail safe value for batch */
5486         pcp->batch = 1;
5487         smp_wmb();
5488
5489        /* Update high, then batch, in order */
5490         pcp->high = high;
5491         smp_wmb();
5492
5493         pcp->batch = batch;
5494 }
5495
5496 /* a companion to pageset_set_high() */
5497 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5498 {
5499         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5500 }
5501
5502 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5503 {
5504         struct per_cpu_pages *pcp;
5505         int migratetype;
5506
5507         memset(p, 0, sizeof(*p));
5508
5509         pcp = &p->pcp;
5510         pcp->count = 0;
5511         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5512                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5513 }
5514
5515 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5516 {
5517         pageset_init(p);
5518         pageset_set_batch(p, batch);
5519 }
5520
5521 /*
5522  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5523  * to the value high for the pageset p.
5524  */
5525 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5526                                 unsigned long high)
5527 {
5528         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5529         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5530                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5531
5532         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5533 }
5534
5535 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5536                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5537 {
5538         if (percpu_pagelist_fraction)
5539                 pageset_set_high(pcp,
5540                         (zone->managed_pages /
5541                                 percpu_pagelist_fraction));
5542         else
5543                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5544 }
5545
5546 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5547 {
5548         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5549
5550         pageset_init(pcp);
5551         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5552 }
5553
5554 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5555 {
5556         int cpu;
5557         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5558         for_each_possible_cpu(cpu)
5559                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5560 }
5561
5562 /*
5563  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5564  * Before this call only boot pagesets were available.
5565  */
5566 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5567 {
5568         struct pglist_data *pgdat;
5569         struct zone *zone;
5570
5571         for_each_populated_zone(zone)
5572                 setup_zone_pageset(zone);
5573
5574         for_each_online_pgdat(pgdat)
5575                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5576                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5577 }
5578
5579 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5580 {
5581         /*
5582          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5583          * relies on the ability of the linker to provide the
5584          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5585          */
5586         zone->pageset = &boot_pageset;
5587
5588         if (populated_zone(zone))
5589                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5590                         zone->name, zone->present_pages,
5591                                          zone_batchsize(zone));
5592 }
5593
5594 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5595                                         unsigned long zone_start_pfn,
5596                                         unsigned long size)
5597 {
5598         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5599         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
5600
5601         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
5602                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
5603
5604         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5605
5606         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5607                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5608                         pgdat->node_id,
5609                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5610                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5611
5612         zone_init_free_lists(zone);
5613         zone->initialized = 1;
5614 }
5615
5616 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5617 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5618
5619 /*
5620  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5621  */
5622 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5623                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5624 {
5625         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5626         int nid;
5627
5628         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5629                 return state->last_nid;
5630
5631         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5632         if (nid != -1) {
5633                 state->last_start = start_pfn;
5634                 state->last_end = end_pfn;
5635                 state->last_nid = nid;
5636         }
5637
5638         return nid;
5639 }
5640 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5641
5642 /**
5643  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5644  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5645  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5646  *
5647  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5648  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5649  * memblock_free_early_nid() manually.
5650  */
5651 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5652 {
5653         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5654         int i, this_nid;
5655
5656         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5657                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5658                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5659
5660                 if (start_pfn < end_pfn)
5661                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5662                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5663                                         this_nid);
5664         }
5665 }
5666
5667 /**
5668  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5669  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5670  *
5671  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5672  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5673  */
5674 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5675 {
5676         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5677         int i, this_nid;
5678
5679         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5680                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5681 }
5682
5683 /**
5684  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5685  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5686  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5687  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5688  *
5689  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5690  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5691  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5692  * PFNs will be 0.
5693  */
5694 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5695                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5696 {
5697         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5698         int i;
5699
5700         *start_pfn = -1UL;
5701         *end_pfn = 0;
5702
5703         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5704                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5705                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5706         }
5707
5708         if (*start_pfn == -1UL)
5709                 *start_pfn = 0;
5710 }
5711
5712 /*
5713  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5714  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5715  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5716  */
5717 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5718 {
5719         int zone_index;
5720         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5721                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5722                         continue;
5723
5724                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5725                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5726                         break;
5727         }
5728
5729         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5730         movable_zone = zone_index;
5731 }
5732
5733 /*
5734  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5735  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5736  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5737  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5738  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5739  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5740  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5741  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5742  */
5743 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5744                                         unsigned long zone_type,
5745                                         unsigned long node_start_pfn,
5746                                         unsigned long node_end_pfn,
5747                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5748                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5749 {
5750         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5751         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5752                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5753                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5754                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5755                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5756                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5757
5758                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5759                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5760                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5761                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5762                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5763
5764                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5765                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5766                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5767         }
5768 }
5769
5770 /*
5771  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5772  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5773  */
5774 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5775                                         unsigned long zone_type,
5776                                         unsigned long node_start_pfn,
5777                                         unsigned long node_end_pfn,
5778                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5779                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5780                                         unsigned long *ignored)
5781 {
5782         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5783         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5784         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5785         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5786                 return 0;
5787
5788         /* Get the start and end of the zone */
5789         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5790         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5791         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5792                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5793                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5794
5795         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5796         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5797                 return 0;
5798
5799         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5800         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5801         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5802
5803         /* Return the spanned pages */
5804         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5805 }
5806
5807 /*
5808  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5809  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5810  */
5811 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5812                                 unsigned long range_start_pfn,
5813                                 unsigned long range_end_pfn)
5814 {
5815         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5816         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5817         int i;
5818
5819         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5820                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5821                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5822                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5823         }
5824         return nr_absent;
5825 }
5826
5827 /**
5828  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5829  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5830  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5831  *
5832  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5833  */
5834 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5835                                                         unsigned long end_pfn)
5836 {
5837         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5838 }
5839
5840 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5841 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5842                                         unsigned long zone_type,
5843                                         unsigned long node_start_pfn,
5844                                         unsigned long node_end_pfn,
5845                                         unsigned long *ignored)
5846 {
5847         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5848         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5849         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5850         unsigned long nr_absent;
5851
5852         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5853         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5854                 return 0;
5855
5856         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5857         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5858
5859         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5860                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5861                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5862         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5863
5864         /*
5865          * ZONE_MOVABLE handling.
5866          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5867          * and vice versa.
5868          */
5869         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5870                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5871                 struct memblock_region *r;
5872
5873                 for_each_memblock(memory, r) {
5874                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5875                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5876                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5877                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5878
5879                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5880                             memblock_is_mirror(r))
5881                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5882
5883                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5884                             !memblock_is_mirror(r))
5885                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5886                 }
5887         }
5888
5889         return nr_absent;
5890 }
5891
5892 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5893 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5894                                         unsigned long zone_type,
5895                                         unsigned long node_start_pfn,
5896                                         unsigned long node_end_pfn,
5897                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5898                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5899                                         unsigned long *zones_size)
5900 {
5901         unsigned int zone;
5902
5903         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5904         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5905                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5906
5907         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5908
5909         return zones_size[zone_type];
5910 }
5911
5912 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5913                                                 unsigned long zone_type,
5914                                                 unsigned long node_start_pfn,
5915                                                 unsigned long node_end_pfn,
5916                                                 unsigned long *zholes_size)
5917 {
5918         if (!zholes_size)
5919                 return 0;
5920
5921         return zholes_size[zone_type];
5922 }
5923
5924 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5925
5926 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5927                                                 unsigned long node_start_pfn,
5928                                                 unsigned long node_end_pfn,
5929                                                 unsigned long *zones_size,
5930                                                 unsigned long *zholes_size)
5931 {
5932         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5933         enum zone_type i;
5934
5935         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5936                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5937                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5938                 unsigned long size, real_size;
5939
5940                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5941                                                   node_start_pfn,
5942                                                   node_end_pfn,
5943                                                   &zone_start_pfn,
5944                                                   &zone_end_pfn,
5945                                                   zones_size);
5946                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5947                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5948                                                   zholes_size);
5949                 if (size)
5950                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5951                 else
5952                         zone->zone_start_pfn = 0;
5953                 zone->spanned_pages = size;
5954                 zone->present_pages = real_size;
5955
5956                 totalpages += size;
5957                 realtotalpages += real_size;
5958         }
5959
5960         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5961         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5962         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5963                                                         realtotalpages);
5964 }
5965
5966 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5967 /*
5968  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5969  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5970  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5971  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5972  * bytes.
5973  */
5974 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5975 {
5976         unsigned long usemapsize;
5977
5978         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5979         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5980         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5981         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5982         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5983
5984         return usemapsize / 8;
5985 }
5986
5987 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5988                                 struct zone *zone,
5989                                 unsigned long zone_start_pfn,
5990                                 unsigned long zonesize)
5991 {
5992         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5993         zone->pageblock_flags = NULL;
5994         if (usemapsize)
5995                 zone->pageblock_flags =
5996                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5997                                                          pgdat->node_id);
5998 }
5999 #else
6000 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6001                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6002 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6003
6004 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6005
6006 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6007 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6008 {
6009         unsigned int order;
6010
6011         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6012         if (pageblock_order)
6013                 return;
6014
6015         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6016                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6017         else
6018                 order = MAX_ORDER - 1;
6019
6020         /*
6021          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6022          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6023          * powerpc.
6024          */
6025         pageblock_order = order;
6026 }
6027 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6028
6029 /*
6030  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6031  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6032  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6033  * the kernel config
6034  */
6035 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6036 {
6037 }
6038
6039 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6040
6041 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6042                                                    unsigned long present_pages)
6043 {
6044         unsigned long pages = spanned_pages;
6045
6046         /*
6047          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6048          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6049          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6050          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6051          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6052          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6053          */
6054         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6055             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6056                 pages = present_pages;
6057
6058         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6059 }
6060
6061 /*
6062  * Set up the zone data structures:
6063  *   - mark all pages reserved
6064  *   - mark all memory queues empty
6065  *   - clear the memory bitmaps
6066  *
6067  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6068  */
6069 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6070 {
6071         enum zone_type j;
6072         int nid = pgdat->node_id;
6073
6074         pgdat_resize_init(pgdat);
6075 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6076         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6077         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6078         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6079 #endif
6080 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6081         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6082         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6083         pgdat->split_queue_len = 0;
6084 #endif
6085         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6086         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6087 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6088         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6089 #endif
6090         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6091         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6092         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6093
6094         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6095
6096         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6097                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6098                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6099                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6100
6101                 size = zone->spanned_pages;
6102                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6103
6104                 /*
6105                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6106                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6107                  * and per-cpu initialisations
6108                  */
6109                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6110                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6111                         if (freesize >= memmap_pages) {
6112                                 freesize -= memmap_pages;
6113                                 if (memmap_pages)
6114                                         printk(KERN_DEBUG
6115                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6116                                                zone_names[j], memmap_pages);
6117                         } else
6118                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6119                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6120                 }
6121
6122                 /* Account for reserved pages */
6123                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6124                         freesize -= dma_reserve;
6125                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6126                                         zone_names[0], dma_reserve);
6127                 }
6128
6129                 if (!is_highmem_idx(j))
6130                         nr_kernel_pages += freesize;
6131                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6132                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6133                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6134                 nr_all_pages += freesize;
6135
6136                 /*
6137                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6138                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6139                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6140                  */
6141                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6142 #ifdef CONFIG_NUMA
6143                 zone->node = nid;
6144 #endif
6145                 zone->name = zone_names[j];
6146                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6147                 spin_lock_init(&zone->lock);
6148                 zone_seqlock_init(zone);
6149                 zone_pcp_init(zone);
6150
6151                 if (!size)
6152                         continue;
6153
6154                 set_pageblock_order();
6155                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6156                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6157                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6158         }
6159 }
6160
6161 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6162 {
6163         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6164         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6165
6166         /* Skip empty nodes */
6167         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6168                 return;
6169
6170 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6171         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6172         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6173         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6174         if (!pgdat->node_mem_map) {
6175                 unsigned long size, end;
6176                 struct page *map;
6177
6178                 /*
6179                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6180                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6181                  * for the buddy allocator to function correctly.
6182                  */
6183                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6184                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6185                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6186                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6187                 if (!map)
6188                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6189                                                                pgdat->node_id);
6190                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6191         }
6192 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6193         /*
6194          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6195          */
6196         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6197                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6198 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6199                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6200                         mem_map -= offset;
6201 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6202         }
6203 #endif
6204 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6205 }
6206
6207 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6208                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6209 {
6210         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6211         unsigned long start_pfn = 0;
6212         unsigned long end_pfn = 0;
6213
6214         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6215         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6216
6217         pgdat->node_id = nid;
6218         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6219         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6220 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6221         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6222         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6223                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6224                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6225 #else
6226         start_pfn = node_start_pfn;
6227 #endif
6228         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6229                                   zones_size, zholes_size);
6230
6231         alloc_node_mem_map(pgdat);
6232 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6233         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6234                 nid, (unsigned long)pgdat,
6235                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6236 #endif
6237
6238         reset_deferred_meminit(pgdat);
6239         free_area_init_core(pgdat);
6240 }
6241
6242 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6243
6244 #if MAX_NUMNODES > 1
6245 /*
6246  * Figure out the number of possible node ids.
6247  */
6248 void __init setup_nr_node_ids(void)
6249 {
6250         unsigned int highest;
6251
6252         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6253         nr_node_ids = highest + 1;
6254 }
6255 #endif
6256
6257 /**
6258  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6259  *
6260  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6261  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6262  * all the nodes.
6263  *
6264  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6265  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6266  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6267  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6268  *
6269  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6270  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6271  * populated node map.
6272  *
6273  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6274  * requirement (single node).
6275  */
6276 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6277 {
6278         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6279         unsigned long start, end, mask;
6280         int last_nid = -1;
6281         int i, nid;
6282
6283         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6284                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6285                         last_nid = nid;
6286                         last_end = end;
6287                         continue;
6288                 }
6289
6290                 /*
6291                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6292                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6293                  * too coarse to separate the current node from the last.
6294                  */
6295                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6296                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6297                         mask <<= 1;
6298
6299                 /* accumulate all internode masks */
6300                 accl_mask |= mask;
6301         }
6302
6303         /* convert mask to number of pages */
6304         return ~accl_mask + 1;
6305 }
6306
6307 /* Find the lowest pfn for a node */
6308 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6309 {
6310         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6311         unsigned long start_pfn;
6312         int i;
6313
6314         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6315                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6316
6317         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6318                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6319                 return 0;
6320         }
6321
6322         return min_pfn;
6323 }
6324
6325 /**
6326  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6327  *
6328  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6329  * memblock_set_node().
6330  */
6331 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6332 {
6333         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6334 }
6335
6336 /*
6337  * early_calculate_totalpages()
6338  * Sum pages in active regions for movable zone.
6339  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6340  */
6341 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6342 {
6343         unsigned long totalpages = 0;
6344         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6345         int i, nid;
6346
6347         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6348                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6349
6350                 totalpages += pages;
6351                 if (pages)
6352                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6353         }
6354         return totalpages;
6355 }
6356
6357 /*
6358  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6359  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6360  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6361  * others
6362  */
6363 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6364 {
6365         int i, nid;
6366         unsigned long usable_startpfn;
6367         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6368         /* save the state before borrow the nodemask */
6369         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6370         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6371         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6372         struct memblock_region *r;
6373
6374         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6375         find_usable_zone_for_movable();
6376
6377         /*
6378          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6379          * options.
6380          */
6381         if (movable_node_is_enabled()) {
6382                 for_each_memblock(memory, r) {
6383                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6384                                 continue;
6385
6386                         nid = r->nid;
6387
6388                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6389                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6390                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6391                                 usable_startpfn;
6392                 }
6393
6394                 goto out2;
6395         }
6396
6397         /*
6398          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6399          */
6400         if (mirrored_kernelcore) {
6401                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6402
6403                 for_each_memblock(memory, r) {
6404                         if (memblock_is_mirror(r))
6405                                 continue;
6406
6407                         nid = r->nid;
6408
6409                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6410
6411                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6412                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6413                                 continue;
6414                         }
6415
6416                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6417                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6418                                 usable_startpfn;
6419                 }
6420
6421                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6422                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6423
6424                 goto out2;
6425         }
6426
6427         /*
6428          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6429          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6430          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6431          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6432          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6433          * what movablecore would have allowed.
6434          */
6435         if (required_movablecore) {
6436                 unsigned long corepages;
6437
6438                 /*
6439                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6440                  * was requested by the user
6441                  */
6442                 required_movablecore =
6443                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6444                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6445                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6446
6447                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6448         }
6449
6450         /*
6451          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6452          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6453          */
6454         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6455                 goto out;
6456
6457         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6458         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6459
6460 restart:
6461         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6462         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6463         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6464                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6465
6466                 /*
6467                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6468                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6469                  * amount of memory for the kernel
6470                  */
6471                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6472                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6473
6474                 /*
6475                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6476                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6477                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6478                  */
6479                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6480
6481                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6482                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6483                         unsigned long size_pages;
6484
6485                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6486                         if (start_pfn >= end_pfn)
6487                                 continue;
6488
6489                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6490                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6491                                 unsigned long kernel_pages;
6492                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6493                                                                 - start_pfn;
6494
6495                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6496                                                         kernelcore_remaining);
6497                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6498                                                         required_kernelcore);
6499
6500                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6501                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6502
6503                                         /*
6504                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6505                                          * that if we have to rebalance
6506                                          * kernelcore across nodes, we will
6507                                          * not double account here
6508                                          */
6509                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6510                                         continue;
6511                                 }
6512                                 start_pfn = usable_startpfn;
6513                         }
6514
6515                         /*
6516                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6517                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6518                          * number of pages used as kernelcore
6519                          */
6520                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6521                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6522                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6523                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6524
6525                         /*
6526                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6527                          * break if the kernelcore for this node has been
6528                          * satisfied
6529                          */
6530                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6531                                                                 size_pages);
6532                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6533                         if (!kernelcore_remaining)
6534                                 break;
6535                 }
6536         }
6537
6538         /*
6539          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6540          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6541          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6542          * satisfied
6543          */
6544         usable_nodes--;
6545         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6546                 goto restart;
6547
6548 out2:
6549         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6550         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
6551                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6552
6553                 zone_movable_pfn[nid] =
6554                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6555
6556                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6557                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
6558                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
6559         }
6560
6561 out:
6562         /* restore the node_state */
6563         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6564 }
6565
6566 /* Any regular or high memory on that node ? */
6567 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6568 {
6569         enum zone_type zone_type;
6570
6571         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6572                 return;
6573
6574         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6575                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6576                 if (populated_zone(zone)) {
6577                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6578                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6579                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6580                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6581                         break;
6582                 }
6583         }
6584 }
6585
6586 /**
6587  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6588  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6589  *
6590  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6591  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6592  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6593  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6594  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6595  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6596  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6597  * at arch_max_dma_pfn.
6598  */
6599 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6600 {
6601         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6602         int i, nid;
6603
6604         /* Record where the zone boundaries are */
6605         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6606                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6607         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6608                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6609
6610         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6611
6612         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6613                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6614                         continue;
6615
6616                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6617                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6618                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6619
6620                 start_pfn = end_pfn;
6621         }
6622
6623         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6624         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6625         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6626
6627         /* Print out the zone ranges */
6628         pr_info("Zone ranges:\n");
6629         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6630                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6631                         continue;
6632                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6633                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6634                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6635                         pr_cont("empty\n");
6636                 else
6637                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6638                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6639                                         << PAGE_SHIFT,
6640                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6641                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6642         }
6643
6644         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6645         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6646         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6647                 if (zone_movable_pfn[i])
6648                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6649                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6650         }
6651
6652         /* Print out the early node map */
6653         pr_info("Early memory node ranges\n");
6654         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6655                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6656                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6657                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6658
6659         /* Initialise every node */
6660         mminit_verify_pageflags_layout();
6661         setup_nr_node_ids();
6662         for_each_online_node(nid) {
6663                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6664                 free_area_init_node(nid, NULL,
6665                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6666
6667                 /* Any memory on that node */
6668                 if (pgdat->node_present_pages)
6669                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6670                 check_for_memory(pgdat, nid);
6671         }
6672 }
6673
6674 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6675 {
6676         unsigned long long coremem;
6677         if (!p)
6678                 return -EINVAL;
6679
6680         coremem = memparse(p, &p);
6681         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6682
6683         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6684         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6685
6686         return 0;
6687 }
6688
6689 /*
6690  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6691  * cannot be reclaimed or migrated.
6692  */
6693 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6694 {
6695         /* parse kernelcore=mirror */
6696         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6697                 mirrored_kernelcore = true;
6698                 return 0;
6699         }
6700
6701         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6702 }
6703
6704 /*
6705  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6706  * can be reclaimed or migrated.
6707  */
6708 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6709 {
6710         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6711 }
6712
6713 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6714 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6715
6716 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6717
6718 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6719 {
6720         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6721         page_zone(page)->managed_pages += count;
6722         totalram_pages += count;
6723 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6724         if (PageHighMem(page))
6725                 totalhigh_pages += count;
6726 #endif
6727         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6728 }
6729 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6730
6731 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6732 {
6733         void *pos;
6734         unsigned long pages = 0;
6735
6736         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6737         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6738         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6739                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6740                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6741                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6742         }
6743
6744         if (pages && s)
6745                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6746                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6747
6748         return pages;
6749 }
6750 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6751
6752 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6753 void free_highmem_page(struct page *page)
6754 {
6755         __free_reserved_page(page);
6756         totalram_pages++;
6757         page_zone(page)->managed_pages++;
6758         totalhigh_pages++;
6759 }
6760 #endif
6761
6762
6763 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6764 {
6765         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6766         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6767
6768         physpages = get_num_physpages();
6769         codesize = _etext - _stext;
6770         datasize = _edata - _sdata;
6771         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6772         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6773         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6774         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6775
6776         /*
6777          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6778          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6779          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6780          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6781          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6782          */
6783 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6784         do { \
6785                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
6786                         size -= adj; \
6787         } while (0)
6788
6789         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6790                      _sinittext, init_code_size);
6791         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6792         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6793         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6794         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6795
6796 #undef  adj_init_size
6797
6798         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6799 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6800                 ", %luK highmem"
6801 #endif
6802                 "%s%s)\n",
6803                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6804                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6805                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6806                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6807                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6808                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6809 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6810                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6811 #endif
6812                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6813 }
6814
6815 /**
6816  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6817  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6818  *
6819  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6820  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6821  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6822  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6823  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6824  * smaller per-cpu batchsize.
6825  */
6826 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6827 {
6828         dma_reserve = new_dma_reserve;
6829 }
6830
6831 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6832 {
6833         free_area_init_node(0, zones_size,
6834                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6835 }
6836
6837 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6838 {
6839
6840         lru_add_drain_cpu(cpu);
6841         drain_pages(cpu);
6842
6843         /*
6844          * Spill the event counters of the dead processor
6845          * into the current processors event counters.
6846          * This artificially elevates the count of the current
6847          * processor.
6848          */
6849         vm_events_fold_cpu(cpu);
6850
6851         /*
6852          * Zero the differential counters of the dead processor
6853          * so that the vm statistics are consistent.
6854          *
6855          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6856          * race with what we are doing.
6857          */
6858         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6859         return 0;
6860 }
6861
6862 void __init page_alloc_init(void)
6863 {
6864         int ret;
6865
6866         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6867                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6868                                         page_alloc_cpu_dead);
6869         WARN_ON(ret < 0);
6870 }
6871
6872 /*
6873  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6874  *      or min_free_kbytes changes.
6875  */
6876 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6877 {
6878         struct pglist_data *pgdat;
6879         unsigned long reserve_pages = 0;
6880         enum zone_type i, j;
6881
6882         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6883
6884                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6885
6886                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6887                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6888                         long max = 0;
6889
6890                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6891                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6892                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6893                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6894                         }
6895
6896                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6897                         max += high_wmark_pages(zone);
6898
6899                         if (max > zone->managed_pages)
6900                                 max = zone->managed_pages;
6901
6902                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6903
6904                         reserve_pages += max;
6905                 }
6906         }
6907         totalreserve_pages = reserve_pages;
6908 }
6909
6910 /*
6911  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6912  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6913  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6914  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6915  */
6916 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6917 {
6918         struct pglist_data *pgdat;
6919         enum zone_type j, idx;
6920
6921         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6922                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6923                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6924                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6925
6926                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6927
6928                         idx = j;
6929                         while (idx) {
6930                                 struct zone *lower_zone;
6931
6932                                 idx--;
6933
6934                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6935                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6936
6937                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6938                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6939                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6940                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6941                         }
6942                 }
6943         }
6944
6945         /* update totalreserve_pages */
6946         calculate_totalreserve_pages();
6947 }
6948
6949 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6950 {
6951         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6952         unsigned long lowmem_pages = 0;
6953         struct zone *zone;
6954         unsigned long flags;
6955
6956         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6957         for_each_zone(zone) {
6958                 if (!is_highmem(zone))
6959                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6960         }
6961
6962         for_each_zone(zone) {
6963                 u64 tmp;
6964
6965                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6966                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6967                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6968                 if (is_highmem(zone)) {
6969                         /*
6970                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6971                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6972                          * value here.
6973                          *
6974                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6975                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6976                          * not be capped for highmem.
6977                          */
6978                         unsigned long min_pages;
6979
6980                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6981                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6982                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6983                 } else {
6984                         /*
6985                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6986                          * proportionate to the zone's size.
6987                          */
6988                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6989                 }
6990
6991                 /*
6992                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6993                  * scale factor in proportion to available memory, but
6994                  * ensure a minimum size on small systems.
6995                  */
6996                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6997                             mult_frac(zone->managed_pages,
6998                                       watermark_scale_factor, 10000));
6999
7000                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7001                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7002
7003                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7004         }
7005
7006         /* update totalreserve_pages */
7007         calculate_totalreserve_pages();
7008 }
7009
7010 /**
7011  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7012  * or when memory is hot-{added|removed}
7013  *
7014  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7015  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7016  */
7017 void setup_per_zone_wmarks(void)
7018 {
7019         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7020
7021         spin_lock(&lock);
7022         __setup_per_zone_wmarks();
7023         spin_unlock(&lock);
7024 }
7025
7026 /*
7027  * Initialise min_free_kbytes.
7028  *
7029  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7030  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7031  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7032  *
7033  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7034  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7035  *
7036  * which yields
7037  *
7038  * 16MB:        512k
7039  * 32MB:        724k
7040  * 64MB:        1024k
7041  * 128MB:       1448k
7042  * 256MB:       2048k
7043  * 512MB:       2896k
7044  * 1024MB:      4096k
7045  * 2048MB:      5792k
7046  * 4096MB:      8192k
7047  * 8192MB:      11584k
7048  * 16384MB:     16384k
7049  */
7050 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7051 {
7052         unsigned long lowmem_kbytes;
7053         int new_min_free_kbytes;
7054
7055         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7056         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7057
7058         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7059                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7060                 if (min_free_kbytes < 128)
7061                         min_free_kbytes = 128;
7062                 if (min_free_kbytes > 65536)
7063                         min_free_kbytes = 65536;
7064         } else {
7065                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7066                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7067         }
7068         setup_per_zone_wmarks();
7069         refresh_zone_stat_thresholds();
7070         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7071
7072 #ifdef CONFIG_NUMA
7073         setup_min_unmapped_ratio();
7074         setup_min_slab_ratio();
7075 #endif
7076
7077         khugepaged_min_free_kbytes_update();
7078
7079         return 0;
7080 }
7081 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7082
7083 /*
7084  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7085  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7086  *      changes.
7087  */
7088 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7089         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7090 {
7091         int rc;
7092
7093         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7094         if (rc)
7095                 return rc;
7096
7097         if (write) {
7098                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7099                 setup_per_zone_wmarks();
7100         }
7101         return 0;
7102 }
7103
7104 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7105         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7106 {
7107         int rc;
7108
7109         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7110         if (rc)
7111                 return rc;
7112
7113         if (write)
7114                 setup_per_zone_wmarks();
7115
7116         return 0;
7117 }
7118
7119 #ifdef CONFIG_NUMA
7120 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7121 {
7122         pg_data_t *pgdat;
7123         struct zone *zone;
7124
7125         for_each_online_pgdat(pgdat)
7126                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7127
7128         for_each_zone(zone)
7129                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7130                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7131 }
7132
7133
7134 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7135         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7136 {
7137         int rc;
7138
7139         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7140         if (rc)
7141                 return rc;
7142
7143         setup_min_unmapped_ratio();
7144
7145         return 0;
7146 }
7147
7148 static void setup_min_slab_ratio(void)
7149 {
7150         pg_data_t *pgdat;
7151         struct zone *zone;
7152
7153         for_each_online_pgdat(pgdat)
7154                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7155
7156         for_each_zone(zone)
7157                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7158                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7159 }
7160
7161 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7162         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7163 {
7164         int rc;
7165
7166         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7167         if (rc)
7168                 return rc;
7169
7170         setup_min_slab_ratio();
7171
7172         return 0;
7173 }
7174 #endif
7175
7176 /*
7177  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7178  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7179  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7180  *
7181  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7182  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7183  * if in function of the boot time zone sizes.
7184  */
7185 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7186         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7187 {
7188         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7189         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7190         return 0;
7191 }
7192
7193 /*
7194  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7195  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7196  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7197  */
7198 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7199         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7200 {
7201         struct zone *zone;
7202         int old_percpu_pagelist_fraction;
7203         int ret;
7204
7205         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7206         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7207
7208         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7209         if (!write || ret < 0)
7210                 goto out;
7211
7212         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7213         if (percpu_pagelist_fraction &&
7214             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7215                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7216                 ret = -EINVAL;
7217                 goto out;
7218         }
7219
7220         /* No change? */
7221         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7222                 goto out;
7223
7224         for_each_populated_zone(zone) {
7225                 unsigned int cpu;
7226
7227                 for_each_possible_cpu(cpu)
7228                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7229                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7230         }
7231 out:
7232         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7233         return ret;
7234 }
7235
7236 #ifdef CONFIG_NUMA
7237 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7238
7239 static int __init set_hashdist(char *str)
7240 {
7241         if (!str)
7242                 return 0;
7243         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7244         return 1;
7245 }
7246 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7247 #endif
7248
7249 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7250 /*
7251  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7252  * is not known to alloc_large_system_hash().
7253  */
7254 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7255 {
7256         return 0;
7257 }
7258 #endif
7259
7260 /*
7261  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7262  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7263  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7264  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7265  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7266  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7267  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7268  */
7269 #if __BITS_PER_LONG > 32
7270 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7271 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7272 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7273 #endif
7274
7275 /*
7276  * allocate a large system hash table from bootmem
7277  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7278  *   quantity of entries
7279  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7280  */
7281 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7282                                      unsigned long bucketsize,
7283                                      unsigned long numentries,
7284                                      int scale,
7285                                      int flags,
7286                                      unsigned int *_hash_shift,
7287                                      unsigned int *_hash_mask,
7288                                      unsigned long low_limit,
7289                                      unsigned long high_limit)
7290 {
7291         unsigned long long max = high_limit;
7292         unsigned long log2qty, size;
7293         void *table = NULL;
7294         gfp_t gfp_flags;
7295
7296         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7297         if (!numentries) {
7298                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7299                 numentries = nr_kernel_pages;
7300                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7301
7302                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7303                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7304                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7305
7306 #if __BITS_PER_LONG > 32
7307                 if (!high_limit) {
7308                         unsigned long adapt;
7309
7310                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7311                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7312                                 scale++;
7313                 }
7314 #endif
7315
7316                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7317                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7318                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7319                 else
7320                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7321
7322                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7323                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7324                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7325                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7326                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7327                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7328                                 BUG_ON(!numentries);
7329                         }
7330                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7331                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7332         }
7333         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7334
7335         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7336         if (max == 0) {
7337                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7338                 do_div(max, bucketsize);
7339         }
7340         max = min(max, 0x80000000ULL);
7341
7342         if (numentries < low_limit)
7343                 numentries = low_limit;
7344         if (numentries > max)
7345                 numentries = max;
7346
7347         log2qty = ilog2(numentries);
7348
7349         /*
7350          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7351          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7352          */
7353         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7354         do {
7355                 size = bucketsize << log2qty;
7356                 if (flags & HASH_EARLY)
7357                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7358                 else if (hashdist)
7359                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7360                 else {
7361                         /*
7362                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7363                          * some pages at the end of hash table which
7364                          * alloc_pages_exact() automatically does
7365                          */
7366                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7367                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7368                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7369                         }
7370                 }
7371         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7372
7373         if (!table)
7374                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7375
7376         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7377                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7378
7379         if (_hash_shift)
7380                 *_hash_shift = log2qty;
7381         if (_hash_mask)
7382                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7383
7384         return table;
7385 }
7386
7387 /*
7388  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7389  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7390  *
7391  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7392  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7393  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7394  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7395  */
7396 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7397                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7398 {
7399         unsigned long pfn, iter, found;
7400         int mt;
7401
7402         /*
7403          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7404          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7405          */
7406         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7407                 return false;
7408         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7409         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7410                 return false;
7411
7412         pfn = page_to_pfn(page);
7413         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7414                 unsigned long check = pfn + iter;
7415
7416                 if (!pfn_valid_within(check))
7417                         continue;
7418
7419                 page = pfn_to_page(check);
7420
7421                 /*
7422                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7423                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7424                  * handle each tail page individually in migration.
7425                  */
7426                 if (PageHuge(page)) {
7427                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7428                         continue;
7429                 }
7430
7431                 /*
7432                  * We can't use page_count without pin a page
7433                  * because another CPU can free compound page.
7434                  * This check already skips compound tails of THP
7435                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7436                  */
7437                 if (!page_ref_count(page)) {
7438                         if (PageBuddy(page))
7439                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7440                         continue;
7441                 }
7442
7443                 /*
7444                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7445                  * page_count() is not 0.
7446                  */
7447                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7448                         continue;
7449
7450                 if (__PageMovable(page))
7451                         continue;
7452
7453                 if (!PageLRU(page))
7454                         found++;
7455                 /*
7456                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7457                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7458                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7459                  */
7460                 /*
7461                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7462                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7463                  *
7464                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7465                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7466                  * page at boot.
7467                  */
7468                 if (found > count)
7469                         return true;
7470         }
7471         return false;
7472 }
7473
7474 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7475 {
7476         struct zone *zone;
7477         unsigned long pfn;
7478
7479         /*
7480          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7481          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7482          * the zone but still within the section.
7483          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7484          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7485          */
7486         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7487                 return false;
7488
7489         zone = page_zone(page);
7490         pfn = page_to_pfn(page);
7491         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7492                 return false;
7493
7494         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7495 }
7496
7497 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7498
7499 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7500 {
7501         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7502                              pageblock_nr_pages) - 1);
7503 }
7504
7505 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7506 {
7507         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7508                                 pageblock_nr_pages));
7509 }
7510
7511 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7512 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7513                                         unsigned long start, unsigned long end)
7514 {
7515         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7516         unsigned long nr_reclaimed;
7517         unsigned long pfn = start;
7518         unsigned int tries = 0;
7519         int ret = 0;
7520
7521         migrate_prep();
7522
7523         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7524                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7525                         ret = -EINTR;
7526                         break;
7527                 }
7528
7529                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7530                         cc->nr_migratepages = 0;
7531                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7532                         if (!pfn) {
7533                                 ret = -EINTR;
7534                                 break;
7535                         }
7536                         tries = 0;
7537                 } else if (++tries == 5) {
7538                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7539                         break;
7540                 }
7541
7542                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7543                                                         &cc->migratepages);
7544                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7545
7546                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7547                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7548         }
7549         if (ret < 0) {
7550                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7551                 return ret;
7552         }
7553         return 0;
7554 }
7555
7556 /**
7557  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7558  * @start:      start PFN to allocate
7559  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7560  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7561  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7562  *                      in range must have the same migratetype and it must
7563  *                      be either of the two.
7564  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7565  *
7566  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7567  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7568  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7569  * pages fall in.
7570  *
7571  * The PFN range must belong to a single zone.
7572  *
7573  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7574  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7575  * need to be freed with free_contig_range().
7576  */
7577 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7578                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7579 {
7580         unsigned long outer_start, outer_end;
7581         unsigned int order;
7582         int ret = 0;
7583
7584         struct compact_control cc = {
7585                 .nr_migratepages = 0,
7586                 .order = -1,
7587                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7588                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7589                 .ignore_skip_hint = true,
7590                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7591         };
7592         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7593
7594         /*
7595          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7596          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7597          * have different sizes, and due to the way page allocator
7598          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7599          * that page allocator won't try to merge buddies from
7600          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7601          * other migration type.
7602          *
7603          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7604          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7605          * we are interested in).  This will put all the pages in
7606          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7607          *
7608          * When this is done, we take the pages in range from page
7609          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7610          * page allocator will never consider using them.
7611          *
7612          * This lets us mark the pageblocks back as
7613          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7614          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7615          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7616          */
7617
7618         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7619                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7620                                        false);
7621         if (ret)
7622                 return ret;
7623
7624         /*
7625          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7626          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
7627          * which will report the busy page.
7628          *
7629          * It is possible that busy pages could become available before
7630          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
7631          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
7632          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
7633          */
7634         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7635         if (ret && ret != -EBUSY)
7636                 goto done;
7637         ret =0;
7638
7639         /*
7640          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7641          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7642          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7643          * What we are going to do is to allocate all pages from
7644          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7645          *
7646          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7647          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7648          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7649          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7650          * once this is done free the pages we are not interested in.
7651          *
7652          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7653          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7654          */
7655
7656         lru_add_drain_all();
7657         drain_all_pages(cc.zone);
7658
7659         order = 0;
7660         outer_start = start;
7661         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7662                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7663                         outer_start = start;
7664                         break;
7665                 }
7666                 outer_start &= ~0UL << order;
7667         }
7668
7669         if (outer_start != start) {
7670                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7671
7672                 /*
7673                  * outer_start page could be small order buddy page and
7674                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7675                  * in this case to report failed page properly
7676                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7677                  */
7678                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7679                         outer_start = start;
7680         }
7681
7682         /* Make sure the range is really isolated. */
7683         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7684                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7685                         __func__, outer_start, end);
7686                 ret = -EBUSY;
7687                 goto done;
7688         }
7689
7690         /* Grab isolated pages from freelists. */
7691         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7692         if (!outer_end) {
7693                 ret = -EBUSY;
7694                 goto done;
7695         }
7696
7697         /* Free head and tail (if any) */
7698         if (start != outer_start)
7699                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7700         if (end != outer_end)
7701                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7702
7703 done:
7704         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7705                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7706         return ret;
7707 }
7708
7709 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7710 {
7711         unsigned int count = 0;
7712
7713         for (; nr_pages--; pfn++) {
7714                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7715
7716                 count += page_count(page) != 1;
7717                 __free_page(page);
7718         }
7719         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7720 }
7721 #endif
7722
7723 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7724 /*
7725  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7726  * page high values need to be recalulated.
7727  */
7728 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7729 {
7730         unsigned cpu;
7731         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7732         for_each_possible_cpu(cpu)
7733                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7734                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7735         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7736 }
7737 #endif
7738
7739 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7740 {
7741         unsigned long flags;
7742         int cpu;
7743         struct per_cpu_pageset *pset;
7744
7745         /* avoid races with drain_pages()  */
7746         local_irq_save(flags);
7747         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7748                 for_each_online_cpu(cpu) {
7749                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7750                         drain_zonestat(zone, pset);
7751                 }
7752                 free_percpu(zone->pageset);
7753                 zone->pageset = &boot_pageset;
7754         }
7755         local_irq_restore(flags);
7756 }
7757
7758 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7759 /*
7760  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7761  * before calling this.
7762  */
7763 void
7764 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7765 {
7766         struct page *page;
7767         struct zone *zone;
7768         unsigned int order, i;
7769         unsigned long pfn;
7770         unsigned long flags;
7771         /* find the first valid pfn */
7772         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7773                 if (pfn_valid(pfn))
7774                         break;
7775         if (pfn == end_pfn)
7776                 return;
7777         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7778         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7779         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7780         pfn = start_pfn;
7781         while (pfn < end_pfn) {
7782                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7783                         pfn++;
7784                         continue;
7785                 }
7786                 page = pfn_to_page(pfn);
7787                 /*
7788                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7789                  * page_count() is not 0.
7790                  */
7791                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7792                         pfn++;
7793                         SetPageReserved(page);
7794                         continue;
7795                 }
7796
7797                 BUG_ON(page_count(page));
7798                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7799                 order = page_order(page);
7800 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7801                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7802                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7803 #endif
7804                 list_del(&page->lru);
7805                 rmv_page_order(page);
7806                 zone->free_area[order].nr_free--;
7807                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7808                         SetPageReserved((page+i));
7809                 pfn += (1 << order);
7810         }
7811         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7812 }
7813 #endif
7814
7815 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7816 {
7817         struct zone *zone = page_zone(page);
7818         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7819         unsigned long flags;
7820         unsigned int order;
7821
7822         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7823         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7824                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7825
7826                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7827                         break;
7828         }
7829         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7830
7831         return order < MAX_ORDER;
7832 }