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