Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/sched/mm.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67 #include <linux/ftrace.h>
68 #include <linux/lockdep.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70
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 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
86
87 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
88 /*
89  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
90  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
91  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
92  * defined in <linux/topology.h>.
93  */
94 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
95 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
96 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
97 #endif
98
99 /* work_structs for global per-cpu drains */
100 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
101 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
102
103 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
104 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
105 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
106 #endif
107
108 /*
109  * Array of node states.
110  */
111 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
112         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
113         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
114 #ifndef CONFIG_NUMA
115         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
116 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
117         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif
119         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
120         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
121 #endif  /* NUMA */
122 };
123 EXPORT_SYMBOL(node_states);
124
125 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
126 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
127
128 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
129 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
130 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
131
132 int percpu_pagelist_fraction;
133 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
134
135 /*
136  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
137  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
138  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
139  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
140  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
141  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
142  */
143 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
144 {
145         return page->index;
146 }
147
148 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
149 {
150         page->index = migratetype;
151 }
152
153 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
154 /*
155  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
156  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
157  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
158  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
159  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
160  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
161  */
162
163 static gfp_t saved_gfp_mask;
164
165 void pm_restore_gfp_mask(void)
166 {
167         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
168         if (saved_gfp_mask) {
169                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
170                 saved_gfp_mask = 0;
171         }
172 }
173
174 void pm_restrict_gfp_mask(void)
175 {
176         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
177         WARN_ON(saved_gfp_mask);
178         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
179         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
180 }
181
182 bool pm_suspended_storage(void)
183 {
184         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
185                 return false;
186         return true;
187 }
188 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
189
190 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
191 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
192 #endif
193
194 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
195
196 /*
197  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
198  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
199  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
200  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
201  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
202  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
203  *
204  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
205  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
206  */
207 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
208 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
209          256,
210 #endif
211 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
212          256,
213 #endif
214 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
215          32,
216 #endif
217          32,
218 };
219
220 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
221
222 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
223 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
224          "DMA",
225 #endif
226 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
227          "DMA32",
228 #endif
229          "Normal",
230 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
231          "HighMem",
232 #endif
233          "Movable",
234 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
235          "Device",
236 #endif
237 };
238
239 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
240         "Unmovable",
241         "Movable",
242         "Reclaimable",
243         "HighAtomic",
244 #ifdef CONFIG_CMA
245         "CMA",
246 #endif
247 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
248         "Isolate",
249 #endif
250 };
251
252 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
253         NULL,
254         free_compound_page,
255 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
256         free_huge_page,
257 #endif
258 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
259         free_transhuge_page,
260 #endif
261 };
262
263 int min_free_kbytes = 1024;
264 int user_min_free_kbytes = -1;
265 int watermark_scale_factor = 10;
266
267 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
268 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
269 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
270
271 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
272 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
273 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
274 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
275 static unsigned long __initdata required_movablecore;
276 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
277 static bool mirrored_kernelcore;
278
279 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
280 int movable_zone;
281 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
282 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
283
284 #if MAX_NUMNODES > 1
285 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
286 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
287 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
288 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
289 #endif
290
291 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
292
293 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
294
295 /*
296  * Determine how many pages need to be initialized during early boot
297  * (non-deferred initialization).
298  * The value of first_deferred_pfn will be set later, once non-deferred pages
299  * are initialized, but for now set it ULONG_MAX.
300  */
301 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
302 {
303         phys_addr_t start_addr, end_addr;
304         unsigned long max_pgcnt;
305         unsigned long reserved;
306
307         /*
308          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
309          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
310          */
311         max_pgcnt = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
312                         (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
313
314         /*
315          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
316          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
317          * memory to boot.
318          */
319         start_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn);
320         end_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn + max_pgcnt);
321         reserved = memblock_reserved_memory_within(start_addr, end_addr);
322         max_pgcnt += PHYS_PFN(reserved);
323
324         pgdat->static_init_pgcnt = min(max_pgcnt, pgdat->node_spanned_pages);
325         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
326 }
327
328 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
329 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
330 {
331         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
332
333         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
334                 return true;
335
336         return false;
337 }
338
339 /*
340  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
341  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
342  */
343 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
344                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
345                                 unsigned long *nr_initialised)
346 {
347         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
348         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
349                 return true;
350         (*nr_initialised)++;
351         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_pgcnt) &&
352             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
353                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
354                 return false;
355         }
356
357         return true;
358 }
359 #else
360 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
361 {
362 }
363
364 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
365 {
366         return false;
367 }
368
369 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
370                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
371                                 unsigned long *nr_initialised)
372 {
373         return true;
374 }
375 #endif
376
377 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
378 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
379                                                         unsigned long pfn)
380 {
381 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
382         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
383 #else
384         return page_zone(page)->pageblock_flags;
385 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
386 }
387
388 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
389 {
390 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
391         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
392         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
393 #else
394         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
395         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
396 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
397 }
398
399 /**
400  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
401  * @page: The page within the block of interest
402  * @pfn: The target page frame number
403  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
404  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
405  *
406  * Return: pageblock_bits flags
407  */
408 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
409                                         unsigned long pfn,
410                                         unsigned long end_bitidx,
411                                         unsigned long mask)
412 {
413         unsigned long *bitmap;
414         unsigned long bitidx, word_bitidx;
415         unsigned long word;
416
417         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
418         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
419         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
420         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
421
422         word = bitmap[word_bitidx];
423         bitidx += end_bitidx;
424         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
425 }
426
427 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
428                                         unsigned long end_bitidx,
429                                         unsigned long mask)
430 {
431         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
432 }
433
434 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
435 {
436         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
437 }
438
439 /**
440  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
441  * @page: The page within the block of interest
442  * @flags: The flags to set
443  * @pfn: The target page frame number
444  * @end_bitidx: The last bit of interest
445  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
446  */
447 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
448                                         unsigned long pfn,
449                                         unsigned long end_bitidx,
450                                         unsigned long mask)
451 {
452         unsigned long *bitmap;
453         unsigned long bitidx, word_bitidx;
454         unsigned long old_word, word;
455
456         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
457
458         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
459         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
460         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
461         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
462
463         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
464
465         bitidx += end_bitidx;
466         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
467         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
468
469         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
470         for (;;) {
471                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
472                 if (word == old_word)
473                         break;
474                 word = old_word;
475         }
476 }
477
478 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
479 {
480         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
481                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
482                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
483
484         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
485                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
486 }
487
488 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
489 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
490 {
491         int ret = 0;
492         unsigned seq;
493         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
494         unsigned long sp, start_pfn;
495
496         do {
497                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
498                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
499                 sp = zone->spanned_pages;
500                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
501                         ret = 1;
502         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
503
504         if (ret)
505                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
506                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
507                         start_pfn, start_pfn + sp);
508
509         return ret;
510 }
511
512 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
515                 return 0;
516         if (zone != page_zone(page))
517                 return 0;
518
519         return 1;
520 }
521 /*
522  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
523  */
524 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
525 {
526         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
527                 return 1;
528         if (!page_is_consistent(zone, page))
529                 return 1;
530
531         return 0;
532 }
533 #else
534 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
535 {
536         return 0;
537 }
538 #endif
539
540 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
541                 unsigned long bad_flags)
542 {
543         static unsigned long resume;
544         static unsigned long nr_shown;
545         static unsigned long nr_unshown;
546
547         /*
548          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
549          * or allow a steady drip of one report per second.
550          */
551         if (nr_shown == 60) {
552                 if (time_before(jiffies, resume)) {
553                         nr_unshown++;
554                         goto out;
555                 }
556                 if (nr_unshown) {
557                         pr_alert(
558                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
559                                 nr_unshown);
560                         nr_unshown = 0;
561                 }
562                 nr_shown = 0;
563         }
564         if (nr_shown++ == 0)
565                 resume = jiffies + 60 * HZ;
566
567         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
568                 current->comm, page_to_pfn(page));
569         __dump_page(page, reason);
570         bad_flags &= page->flags;
571         if (bad_flags)
572                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
573                                                 bad_flags, &bad_flags);
574         dump_page_owner(page);
575
576         print_modules();
577         dump_stack();
578 out:
579         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
580         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
581         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
582 }
583
584 /*
585  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
586  *
587  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
588  *
589  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
590  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
591  *
592  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
593  * page destructors. See compound_page_dtors.
594  *
595  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
596  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
597  */
598
599 void free_compound_page(struct page *page)
600 {
601         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
602 }
603
604 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
605 {
606         int i;
607         int nr_pages = 1 << order;
608
609         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
610         set_compound_order(page, order);
611         __SetPageHead(page);
612         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
613                 struct page *p = page + i;
614                 set_page_count(p, 0);
615                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
616                 set_compound_head(p, page);
617         }
618         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
619 }
620
621 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
622 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
623 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
624                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
625 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
626 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
627
628 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
629 {
630         if (!buf)
631                 return -EINVAL;
632         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
633 }
634 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
635
636 static bool need_debug_guardpage(void)
637 {
638         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
639         if (!debug_pagealloc_enabled())
640                 return false;
641
642         if (!debug_guardpage_minorder())
643                 return false;
644
645         return true;
646 }
647
648 static void init_debug_guardpage(void)
649 {
650         if (!debug_pagealloc_enabled())
651                 return;
652
653         if (!debug_guardpage_minorder())
654                 return;
655
656         _debug_guardpage_enabled = true;
657 }
658
659 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
660         .need = need_debug_guardpage,
661         .init = init_debug_guardpage,
662 };
663
664 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
665 {
666         unsigned long res;
667
668         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
669                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
670                 return 0;
671         }
672         _debug_guardpage_minorder = res;
673         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
674         return 0;
675 }
676 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
677
678 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
679                                 unsigned int order, int migratetype)
680 {
681         struct page_ext *page_ext;
682
683         if (!debug_guardpage_enabled())
684                 return false;
685
686         if (order >= debug_guardpage_minorder())
687                 return false;
688
689         page_ext = lookup_page_ext(page);
690         if (unlikely(!page_ext))
691                 return false;
692
693         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
694
695         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
696         set_page_private(page, order);
697         /* Guard pages are not available for any usage */
698         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
699
700         return true;
701 }
702
703 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
704                                 unsigned int order, int migratetype)
705 {
706         struct page_ext *page_ext;
707
708         if (!debug_guardpage_enabled())
709                 return;
710
711         page_ext = lookup_page_ext(page);
712         if (unlikely(!page_ext))
713                 return;
714
715         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
716
717         set_page_private(page, 0);
718         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
719                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
720 }
721 #else
722 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
723 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
724                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
725 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
726                                 unsigned int order, int migratetype) {}
727 #endif
728
729 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
730 {
731         set_page_private(page, order);
732         __SetPageBuddy(page);
733 }
734
735 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
736 {
737         __ClearPageBuddy(page);
738         set_page_private(page, 0);
739 }
740
741 /*
742  * This function checks whether a page is free && is the buddy
743  * we can do coalesce a page and its buddy if
744  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
745  * (b) the buddy is in the buddy system &&
746  * (c) a page and its buddy have the same order &&
747  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
748  *
749  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
750  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
751  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
752  * serialized by zone->lock.
753  *
754  * For recording page's order, we use page_private(page).
755  */
756 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
757                                                         unsigned int order)
758 {
759         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
760                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
761                         return 0;
762
763                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
764
765                 return 1;
766         }
767
768         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
769                 /*
770                  * zone check is done late to avoid uselessly
771                  * calculating zone/node ids for pages that could
772                  * never merge.
773                  */
774                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
775                         return 0;
776
777                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
778
779                 return 1;
780         }
781         return 0;
782 }
783
784 /*
785  * Freeing function for a buddy system allocator.
786  *
787  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
788  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
789  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
790  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
791  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
792  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
793  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
794  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
795  * parts of the VM system.
796  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
797  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
798  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
799  * field.
800  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
801  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
802  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
803  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
804  * triggers coalescing into a block of larger size.
805  *
806  * -- nyc
807  */
808
809 static inline void __free_one_page(struct page *page,
810                 unsigned long pfn,
811                 struct zone *zone, unsigned int order,
812                 int migratetype)
813 {
814         unsigned long combined_pfn;
815         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
816         struct page *buddy;
817         unsigned int max_order;
818
819         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
820
821         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
822         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
823
824         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
825         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
826                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
827
828         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
829         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
830
831 continue_merging:
832         while (order < max_order - 1) {
833                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
834                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
835
836                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
837                         goto done_merging;
838                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
839                         goto done_merging;
840                 /*
841                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
842                  * merge with it and move up one order.
843                  */
844                 if (page_is_guard(buddy)) {
845                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
846                 } else {
847                         list_del(&buddy->lru);
848                         zone->free_area[order].nr_free--;
849                         rmv_page_order(buddy);
850                 }
851                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
852                 page = page + (combined_pfn - pfn);
853                 pfn = combined_pfn;
854                 order++;
855         }
856         if (max_order < MAX_ORDER) {
857                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
858                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
859                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
860                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
861                  *
862                  * We don't want to hit this code for the more frequent
863                  * low-order merging.
864                  */
865                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
866                         int buddy_mt;
867
868                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
869                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
870                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
871
872                         if (migratetype != buddy_mt
873                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
874                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
875                                 goto done_merging;
876                 }
877                 max_order++;
878                 goto continue_merging;
879         }
880
881 done_merging:
882         set_page_order(page, order);
883
884         /*
885          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
886          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
887          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
888          * that is happening, add the free page to the tail of the list
889          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
890          * as a higher order page
891          */
892         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
893                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
894                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
895                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
896                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
897                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
898                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
899                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
900                         list_add_tail(&page->lru,
901                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
902                         goto out;
903                 }
904         }
905
906         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
907 out:
908         zone->free_area[order].nr_free++;
909 }
910
911 /*
912  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
913  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
914  * check if necessary.
915  */
916 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
917                                         unsigned long check_flags)
918 {
919         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
920                 return false;
921
922         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
923                         page_ref_count(page) |
924 #ifdef CONFIG_MEMCG
925                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
926 #endif
927                         (page->flags & check_flags)))
928                 return false;
929
930         return true;
931 }
932
933 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
934 {
935         const char *bad_reason;
936         unsigned long bad_flags;
937
938         bad_reason = NULL;
939         bad_flags = 0;
940
941         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
942                 bad_reason = "nonzero mapcount";
943         if (unlikely(page->mapping != NULL))
944                 bad_reason = "non-NULL mapping";
945         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
946                 bad_reason = "nonzero _refcount";
947         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
948                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
949                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
950         }
951 #ifdef CONFIG_MEMCG
952         if (unlikely(page->mem_cgroup))
953                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
954 #endif
955         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
956 }
957
958 static inline int free_pages_check(struct page *page)
959 {
960         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
961                 return 0;
962
963         /* Something has gone sideways, find it */
964         free_pages_check_bad(page);
965         return 1;
966 }
967
968 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
969 {
970         int ret = 1;
971
972         /*
973          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
974          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
975          */
976         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
977
978         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
979                 ret = 0;
980                 goto out;
981         }
982         switch (page - head_page) {
983         case 1:
984                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
985                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
986                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
987                         goto out;
988                 }
989                 break;
990         case 2:
991                 /*
992                  * the second tail page: ->mapping is
993                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
994                  */
995                 break;
996         default:
997                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
998                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
999                         goto out;
1000                 }
1001                 break;
1002         }
1003         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1004                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1005                 goto out;
1006         }
1007         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1008                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1009                 goto out;
1010         }
1011         ret = 0;
1012 out:
1013         page->mapping = NULL;
1014         clear_compound_head(page);
1015         return ret;
1016 }
1017
1018 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1019                                         unsigned int order, bool check_free)
1020 {
1021         int bad = 0;
1022
1023         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1024
1025         trace_mm_page_free(page, order);
1026
1027         /*
1028          * Check tail pages before head page information is cleared to
1029          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1030          */
1031         if (unlikely(order)) {
1032                 bool compound = PageCompound(page);
1033                 int i;
1034
1035                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1036
1037                 if (compound)
1038                         ClearPageDoubleMap(page);
1039                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1040                         if (compound)
1041                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1042                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1043                                 bad++;
1044                                 continue;
1045                         }
1046                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1047                 }
1048         }
1049         if (PageMappingFlags(page))
1050                 page->mapping = NULL;
1051         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1052                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1053         if (check_free)
1054                 bad += free_pages_check(page);
1055         if (bad)
1056                 return false;
1057
1058         page_cpupid_reset_last(page);
1059         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1060         reset_page_owner(page, order);
1061
1062         if (!PageHighMem(page)) {
1063                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1064                                            PAGE_SIZE << order);
1065                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1066                                            PAGE_SIZE << order);
1067         }
1068         arch_free_page(page, order);
1069         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1070         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1071         kasan_free_pages(page, order);
1072
1073         return true;
1074 }
1075
1076 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1077 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1078 {
1079         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1080 }
1081
1082 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1083 {
1084         return false;
1085 }
1086 #else
1087 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1088 {
1089         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1090 }
1091
1092 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1093 {
1094         return free_pages_check(page);
1095 }
1096 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1097
1098 /*
1099  * Frees a number of pages from the PCP lists
1100  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1101  * count is the number of pages to free.
1102  *
1103  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1104  * see if this freeing clears that state.
1105  *
1106  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1107  * pinned" detection logic.
1108  */
1109 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1110                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1111 {
1112         int migratetype = 0;
1113         int batch_free = 0;
1114         bool isolated_pageblocks;
1115
1116         spin_lock(&zone->lock);
1117         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1118
1119         while (count) {
1120                 struct page *page;
1121                 struct list_head *list;
1122
1123                 /*
1124                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1125                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1126                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1127                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1128                  * lists
1129                  */
1130                 do {
1131                         batch_free++;
1132                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1133                                 migratetype = 0;
1134                         list = &pcp->lists[migratetype];
1135                 } while (list_empty(list));
1136
1137                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1138                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1139                         batch_free = count;
1140
1141                 do {
1142                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1143
1144                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1145                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1146                         list_del(&page->lru);
1147
1148                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1149                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1150                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1151                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1152                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1153                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1154
1155                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1156                                 continue;
1157
1158                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1159                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1160                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1161         }
1162         spin_unlock(&zone->lock);
1163 }
1164
1165 static void free_one_page(struct zone *zone,
1166                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1167                                 unsigned int order,
1168                                 int migratetype)
1169 {
1170         spin_lock(&zone->lock);
1171         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1172                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1173                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1174         }
1175         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1176         spin_unlock(&zone->lock);
1177 }
1178
1179 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1180                                 unsigned long zone, int nid, bool zero)
1181 {
1182         if (zero)
1183                 mm_zero_struct_page(page);
1184         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1185         init_page_count(page);
1186         page_mapcount_reset(page);
1187         page_cpupid_reset_last(page);
1188
1189         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1190 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1191         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1192         if (!is_highmem_idx(zone))
1193                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1194 #endif
1195 }
1196
1197 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1198                                         int nid, bool zero)
1199 {
1200         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid, zero);
1201 }
1202
1203 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1204 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1205 {
1206         pg_data_t *pgdat;
1207         int nid, zid;
1208
1209         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1210                 return;
1211
1212         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1213         pgdat = NODE_DATA(nid);
1214
1215         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1216                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1217
1218                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1219                         break;
1220         }
1221         __init_single_pfn(pfn, zid, nid, true);
1222 }
1223 #else
1224 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1225 {
1226 }
1227 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1228
1229 /*
1230  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1231  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1232  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1233  * sent to the buddy page allocator.
1234  */
1235 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1236 {
1237         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1238         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1239
1240         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1241                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1242                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1243
1244                         init_reserved_page(start_pfn);
1245
1246                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1247                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1248
1249                         SetPageReserved(page);
1250                 }
1251         }
1252 }
1253
1254 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1255 {
1256         unsigned long flags;
1257         int migratetype;
1258         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1259
1260         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1261                 return;
1262
1263         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1264         local_irq_save(flags);
1265         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1266         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1267         local_irq_restore(flags);
1268 }
1269
1270 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1271 {
1272         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1273         struct page *p = page;
1274         unsigned int loop;
1275
1276         prefetchw(p);
1277         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1278                 prefetchw(p + 1);
1279                 __ClearPageReserved(p);
1280                 set_page_count(p, 0);
1281         }
1282         __ClearPageReserved(p);
1283         set_page_count(p, 0);
1284
1285         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1286         set_page_refcounted(page);
1287         __free_pages(page, order);
1288 }
1289
1290 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1291         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1292
1293 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1294
1295 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1296 {
1297         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1298         int nid;
1299
1300         spin_lock(&early_pfn_lock);
1301         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1302         if (nid < 0)
1303                 nid = first_online_node;
1304         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1305
1306         return nid;
1307 }
1308 #endif
1309
1310 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1311 static inline bool __meminit __maybe_unused
1312 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1313                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1314 {
1315         int nid;
1316
1317         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1318         if (nid >= 0 && nid != node)
1319                 return false;
1320         return true;
1321 }
1322
1323 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1324 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1325 {
1326         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1327 }
1328
1329 #else
1330
1331 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1332 {
1333         return true;
1334 }
1335 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1336 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1337                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1338 {
1339         return true;
1340 }
1341 #endif
1342
1343
1344 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1345                                                         unsigned int order)
1346 {
1347         if (early_page_uninitialised(pfn))
1348                 return;
1349         return __free_pages_boot_core(page, order);
1350 }
1351
1352 /*
1353  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1354  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1355  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1356  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1357  * pageblocks.
1358  *
1359  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1360  *
1361  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1362  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1363  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1364  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1365  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1366  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1367  * page in a pageblock.
1368  */
1369 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1370                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1371 {
1372         struct page *start_page;
1373         struct page *end_page;
1374
1375         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1376         end_pfn--;
1377
1378         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1379                 return NULL;
1380
1381         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1382         if (!start_page)
1383                 return NULL;
1384
1385         if (page_zone(start_page) != zone)
1386                 return NULL;
1387
1388         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1389
1390         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1391         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1392                 return NULL;
1393
1394         return start_page;
1395 }
1396
1397 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1398 {
1399         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1400         unsigned long block_end_pfn;
1401
1402         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1403         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1404                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1405                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1406
1407                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1408
1409                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1410                                              block_end_pfn, zone))
1411                         return;
1412         }
1413
1414         /* We confirm that there is no hole */
1415         zone->contiguous = true;
1416 }
1417
1418 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1419 {
1420         zone->contiguous = false;
1421 }
1422
1423 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1424 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1425                                        unsigned long nr_pages)
1426 {
1427         struct page *page;
1428         unsigned long i;
1429
1430         if (!nr_pages)
1431                 return;
1432
1433         page = pfn_to_page(pfn);
1434
1435         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1436         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1437             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1438                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1439                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1440                 return;
1441         }
1442
1443         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1444                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1445                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1446                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1447         }
1448 }
1449
1450 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1451 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1452 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1453
1454 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1455 {
1456         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1457                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1458 }
1459
1460 /*
1461  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1462  *
1463  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1464  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1465  * function is optimized out.
1466  *
1467  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1468  * of the head pfn.
1469  *
1470  * Finally, meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1471  * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not belong
1472  * to this memory node.
1473  */
1474 static inline bool __init
1475 deferred_pfn_valid(int nid, unsigned long pfn,
1476                    struct mminit_pfnnid_cache *nid_init_state)
1477 {
1478         if (!pfn_valid_within(pfn))
1479                 return false;
1480         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1481                 return false;
1482         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, nid_init_state))
1483                 return false;
1484         return true;
1485 }
1486
1487 /*
1488  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1489  * pageblock_nr_pages sizes.
1490  */
1491 static void __init deferred_free_pages(int nid, int zid, unsigned long pfn,
1492                                        unsigned long end_pfn)
1493 {
1494         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1495         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1496         unsigned long nr_free = 0;
1497
1498         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1499                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1500                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1501                         nr_free = 0;
1502                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1503                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1504                         nr_free = 1;
1505                         cond_resched();
1506                 } else {
1507                         nr_free++;
1508                 }
1509         }
1510         /* Free the last block of pages to allocator */
1511         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1512 }
1513
1514 /*
1515  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1516  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1517  * Return number of pages initialized.
1518  */
1519 static unsigned long  __init deferred_init_pages(int nid, int zid,
1520                                                  unsigned long pfn,
1521                                                  unsigned long end_pfn)
1522 {
1523         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1524         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1525         unsigned long nr_pages = 0;
1526         struct page *page = NULL;
1527
1528         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1529                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1530                         page = NULL;
1531                         continue;
1532                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1533                         page = pfn_to_page(pfn);
1534                         cond_resched();
1535                 } else {
1536                         page++;
1537                 }
1538                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid, true);
1539                 nr_pages++;
1540         }
1541         return (nr_pages);
1542 }
1543
1544 /* Initialise remaining memory on a node */
1545 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1546 {
1547         pg_data_t *pgdat = data;
1548         int nid = pgdat->node_id;
1549         unsigned long start = jiffies;
1550         unsigned long nr_pages = 0;
1551         unsigned long spfn, epfn;
1552         phys_addr_t spa, epa;
1553         int zid;
1554         struct zone *zone;
1555         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1556         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1557         u64 i;
1558
1559         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1560                 pgdat_init_report_one_done();
1561                 return 0;
1562         }
1563
1564         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1565         if (!cpumask_empty(cpumask))
1566                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1567
1568         /* Sanity check boundaries */
1569         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1570         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1571         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1572
1573         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1574         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1575                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1576                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1577                         break;
1578         }
1579         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1580
1581         /*
1582          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1583          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1584          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1585          * page in __free_one_page()).
1586          */
1587         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1588                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1589                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1590                 nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1591         }
1592         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1593                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1594                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1595                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1596         }
1597
1598         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1599         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1600
1601         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1602                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1603
1604         pgdat_init_report_one_done();
1605         return 0;
1606 }
1607 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1608
1609 void __init page_alloc_init_late(void)
1610 {
1611         struct zone *zone;
1612
1613 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1614         int nid;
1615
1616         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1617         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1618         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1619                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1620         }
1621
1622         /* Block until all are initialised */
1623         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1624
1625         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1626         files_maxfiles_init();
1627 #endif
1628 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1629         /* Discard memblock private memory */
1630         memblock_discard();
1631 #endif
1632
1633         for_each_populated_zone(zone)
1634                 set_zone_contiguous(zone);
1635 }
1636
1637 #ifdef CONFIG_CMA
1638 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1639 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1640 {
1641         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1642         struct page *p = page;
1643
1644         do {
1645                 __ClearPageReserved(p);
1646                 set_page_count(p, 0);
1647         } while (++p, --i);
1648
1649         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1650
1651         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1652                 i = pageblock_nr_pages;
1653                 p = page;
1654                 do {
1655                         set_page_refcounted(p);
1656                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1657                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1658                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1659         } else {
1660                 set_page_refcounted(page);
1661                 __free_pages(page, pageblock_order);
1662         }
1663
1664         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1665 }
1666 #endif
1667
1668 /*
1669  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1670  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1671  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1672  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1673  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1674  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1675  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1676  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1677  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1678  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1679  *
1680  * -- nyc
1681  */
1682 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1683         int low, int high, struct free_area *area,
1684         int migratetype)
1685 {
1686         unsigned long size = 1 << high;
1687
1688         while (high > low) {
1689                 area--;
1690                 high--;
1691                 size >>= 1;
1692                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1693
1694                 /*
1695                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1696                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1697                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1698                  * pages will stay not present in virtual address space
1699                  */
1700                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1701                         continue;
1702
1703                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1704                 area->nr_free++;
1705                 set_page_order(&page[size], high);
1706         }
1707 }
1708
1709 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1710 {
1711         const char *bad_reason = NULL;
1712         unsigned long bad_flags = 0;
1713
1714         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1715                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1716         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1717                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1718         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1719                 bad_reason = "nonzero _count";
1720         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1721                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1722                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1723                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1724                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1725                 return;
1726         }
1727         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1728                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1729                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1730         }
1731 #ifdef CONFIG_MEMCG
1732         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1733                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1734 #endif
1735         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1736 }
1737
1738 /*
1739  * This page is about to be returned from the page allocator
1740  */
1741 static inline int check_new_page(struct page *page)
1742 {
1743         if (likely(page_expected_state(page,
1744                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1745                 return 0;
1746
1747         check_new_page_bad(page);
1748         return 1;
1749 }
1750
1751 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1752 {
1753         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1754                 page_poisoning_enabled();
1755 }
1756
1757 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1758 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1759 {
1760         return false;
1761 }
1762
1763 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1764 {
1765         return check_new_page(page);
1766 }
1767 #else
1768 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1769 {
1770         return check_new_page(page);
1771 }
1772 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1773 {
1774         return false;
1775 }
1776 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1777
1778 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1779 {
1780         int i;
1781         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1782                 struct page *p = page + i;
1783
1784                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1785                         return true;
1786         }
1787
1788         return false;
1789 }
1790
1791 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1792                                 gfp_t gfp_flags)
1793 {
1794         set_page_private(page, 0);
1795         set_page_refcounted(page);
1796
1797         arch_alloc_page(page, order);
1798         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1799         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1800         kasan_alloc_pages(page, order);
1801         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1802 }
1803
1804 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1805                                                         unsigned int alloc_flags)
1806 {
1807         int i;
1808
1809         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1810
1811         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1812                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1813                         clear_highpage(page + i);
1814
1815         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1816                 prep_compound_page(page, order);
1817
1818         /*
1819          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1820          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1821          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1822          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1823          */
1824         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1825                 set_page_pfmemalloc(page);
1826         else
1827                 clear_page_pfmemalloc(page);
1828 }
1829
1830 /*
1831  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1832  * the smallest available page from the freelists
1833  */
1834 static __always_inline
1835 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1836                                                 int migratetype)
1837 {
1838         unsigned int current_order;
1839         struct free_area *area;
1840         struct page *page;
1841
1842         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1843         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1844                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1845                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1846                                                         struct page, lru);
1847                 if (!page)
1848                         continue;
1849                 list_del(&page->lru);
1850                 rmv_page_order(page);
1851                 area->nr_free--;
1852                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1853                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1854                 return page;
1855         }
1856
1857         return NULL;
1858 }
1859
1860
1861 /*
1862  * This array describes the order lists are fallen back to when
1863  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1864  */
1865 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1866         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1867         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1868         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1869 #ifdef CONFIG_CMA
1870         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1871 #endif
1872 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1873         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1874 #endif
1875 };
1876
1877 #ifdef CONFIG_CMA
1878 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1879                                         unsigned int order)
1880 {
1881         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1882 }
1883 #else
1884 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1885                                         unsigned int order) { return NULL; }
1886 #endif
1887
1888 /*
1889  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1890  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1891  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1892  */
1893 static int move_freepages(struct zone *zone,
1894                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1895                           int migratetype, int *num_movable)
1896 {
1897         struct page *page;
1898         unsigned int order;
1899         int pages_moved = 0;
1900
1901 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1902         /*
1903          * page_zone is not safe to call in this context when
1904          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1905          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1906          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1907          * grouping pages by mobility
1908          */
1909         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1910 #endif
1911
1912         if (num_movable)
1913                 *num_movable = 0;
1914
1915         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1916                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1917                         page++;
1918                         continue;
1919                 }
1920
1921                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1922                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1923
1924                 if (!PageBuddy(page)) {
1925                         /*
1926                          * We assume that pages that could be isolated for
1927                          * migration are movable. But we don't actually try
1928                          * isolating, as that would be expensive.
1929                          */
1930                         if (num_movable &&
1931                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1932                                 (*num_movable)++;
1933
1934                         page++;
1935                         continue;
1936                 }
1937
1938                 order = page_order(page);
1939                 list_move(&page->lru,
1940                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1941                 page += 1 << order;
1942                 pages_moved += 1 << order;
1943         }
1944
1945         return pages_moved;
1946 }
1947
1948 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1949                                 int migratetype, int *num_movable)
1950 {
1951         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1952         struct page *start_page, *end_page;
1953
1954         start_pfn = page_to_pfn(page);
1955         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1956         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1957         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1958         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1959
1960         /* Do not cross zone boundaries */
1961         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1962                 start_page = page;
1963         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1964                 return 0;
1965
1966         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1967                                                                 num_movable);
1968 }
1969
1970 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1971                                         int start_order, int migratetype)
1972 {
1973         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1974
1975         while (nr_pageblocks--) {
1976                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1977                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1978         }
1979 }
1980
1981 /*
1982  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1983  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1984  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1985  *
1986  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1987  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1988  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1989  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1990  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1991  * pageblocks.
1992  */
1993 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1994 {
1995         /*
1996          * Leaving this order check is intended, although there is
1997          * relaxed order check in next check. The reason is that
1998          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1999          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2000          * so could be changed anytime.
2001          */
2002         if (order >= pageblock_order)
2003                 return true;
2004
2005         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2006                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2007                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2008                 page_group_by_mobility_disabled)
2009                 return true;
2010
2011         return false;
2012 }
2013
2014 /*
2015  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2016  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2017  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2018  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2019  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2020  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2021  */
2022 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2023                                         int start_type, bool whole_block)
2024 {
2025         unsigned int current_order = page_order(page);
2026         struct free_area *area;
2027         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2028         int old_block_type;
2029
2030         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2031
2032         /*
2033          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2034          * highatomic accounting.
2035          */
2036         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2037                 goto single_page;
2038
2039         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2040         if (current_order >= pageblock_order) {
2041                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2042                 goto single_page;
2043         }
2044
2045         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2046         if (!whole_block)
2047                 goto single_page;
2048
2049         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2050                                                 &movable_pages);
2051         /*
2052          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2053          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2054          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2055          */
2056         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2057                 alike_pages = movable_pages;
2058         } else {
2059                 /*
2060                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2061                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2062                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2063                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2064                  * exact migratetype of non-movable pages.
2065                  */
2066                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2067                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2068                                                 - (free_pages + movable_pages);
2069                 else
2070                         alike_pages = 0;
2071         }
2072
2073         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2074         if (!free_pages)
2075                 goto single_page;
2076
2077         /*
2078          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2079          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2080          */
2081         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2082                         page_group_by_mobility_disabled)
2083                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2084
2085         return;
2086
2087 single_page:
2088         area = &zone->free_area[current_order];
2089         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2090 }
2091
2092 /*
2093  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2094  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2095  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2096  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2097  */
2098 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2099                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2100 {
2101         int i;
2102         int fallback_mt;
2103
2104         if (area->nr_free == 0)
2105                 return -1;
2106
2107         *can_steal = false;
2108         for (i = 0;; i++) {
2109                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2110                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2111                         break;
2112
2113                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2114                         continue;
2115
2116                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2117                         *can_steal = true;
2118
2119                 if (!only_stealable)
2120                         return fallback_mt;
2121
2122                 if (*can_steal)
2123                         return fallback_mt;
2124         }
2125
2126         return -1;
2127 }
2128
2129 /*
2130  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2131  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2132  */
2133 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2134                                 unsigned int alloc_order)
2135 {
2136         int mt;
2137         unsigned long max_managed, flags;
2138
2139         /*
2140          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2141          * Check is race-prone but harmless.
2142          */
2143         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2144         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2145                 return;
2146
2147         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2148
2149         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2150         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2151                 goto out_unlock;
2152
2153         /* Yoink! */
2154         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2155         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2156             && !is_migrate_cma(mt)) {
2157                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2158                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2159                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2160         }
2161
2162 out_unlock:
2163         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2164 }
2165
2166 /*
2167  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2168  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2169  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2170  * to recover from than an OOM.
2171  *
2172  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2173  * pageblock is exhausted.
2174  */
2175 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2176                                                 bool force)
2177 {
2178         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2179         unsigned long flags;
2180         struct zoneref *z;
2181         struct zone *zone;
2182         struct page *page;
2183         int order;
2184         bool ret;
2185
2186         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2187                                                                 ac->nodemask) {
2188                 /*
2189                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2190                  * is really high.
2191                  */
2192                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2193                                         pageblock_nr_pages)
2194                         continue;
2195
2196                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2197                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2198                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2199
2200                         page = list_first_entry_or_null(
2201                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2202                                         struct page, lru);
2203                         if (!page)
2204                                 continue;
2205
2206                         /*
2207                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2208                          * we can counter several free pages in a pageblock
2209                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2210                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2211                          * adjust the count once.
2212                          */
2213                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2214                                 /*
2215                                  * It should never happen but changes to
2216                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2217                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2218                                  * while unreserving so be safe and watch for
2219                                  * underflows.
2220                                  */
2221                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2222                                                 pageblock_nr_pages,
2223                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2224                         }
2225
2226                         /*
2227                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2228                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2229                          * is doing the work and needs the pages. More
2230                          * importantly, if the block was always converted to
2231                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2232                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2233                          * may increase.
2234                          */
2235                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2236                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2237                                                                         NULL);
2238                         if (ret) {
2239                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2240                                 return ret;
2241                         }
2242                 }
2243                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2244         }
2245
2246         return false;
2247 }
2248
2249 /*
2250  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2251  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2252  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2253  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2254  *
2255  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2256  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2257  * condition simpler.
2258  */
2259 static __always_inline bool
2260 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2261 {
2262         struct free_area *area;
2263         int current_order;
2264         struct page *page;
2265         int fallback_mt;
2266         bool can_steal;
2267
2268         /*
2269          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2270          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2271          * would be too costly to do exactly.
2272          */
2273         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2274                                 --current_order) {
2275                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2276                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2277                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2278                 if (fallback_mt == -1)
2279                         continue;
2280
2281                 /*
2282                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2283                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2284                  * steal and split the smallest available page instead of the
2285                  * largest available page, because even if the next movable
2286                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2287                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2288                  */
2289                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2290                                         && current_order > order)
2291                         goto find_smallest;
2292
2293                 goto do_steal;
2294         }
2295
2296         return false;
2297
2298 find_smallest:
2299         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2300                                                         current_order++) {
2301                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2302                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2303                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2304                 if (fallback_mt != -1)
2305                         break;
2306         }
2307
2308         /*
2309          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2310          * when looking for the largest page.
2311          */
2312         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2313
2314 do_steal:
2315         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2316                                                         struct page, lru);
2317
2318         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2319
2320         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2321                 start_migratetype, fallback_mt);
2322
2323         return true;
2324
2325 }
2326
2327 /*
2328  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2329  * Call me with the zone->lock already held.
2330  */
2331 static __always_inline struct page *
2332 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype)
2333 {
2334         struct page *page;
2335
2336 retry:
2337         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2338         if (unlikely(!page)) {
2339                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2340                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2341
2342                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2343                         goto retry;
2344         }
2345
2346         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2347         return page;
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2352  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2353  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2354  */
2355 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2356                         unsigned long count, struct list_head *list,
2357                         int migratetype)
2358 {
2359         int i, alloced = 0;
2360
2361         spin_lock(&zone->lock);
2362         for (i = 0; i < count; ++i) {
2363                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2364                 if (unlikely(page == NULL))
2365                         break;
2366
2367                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2368                         continue;
2369
2370                 /*
2371                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2372                  * physical page order. The page is added to the tail of
2373                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2374                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2375                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2376                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2377                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2378                  * pages are ordered properly.
2379                  */
2380                 list_add_tail(&page->lru, list);
2381                 alloced++;
2382                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2383                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2384                                               -(1 << order));
2385         }
2386
2387         /*
2388          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2389          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2390          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2391          * pages added to the pcp list.
2392          */
2393         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2394         spin_unlock(&zone->lock);
2395         return alloced;
2396 }
2397
2398 #ifdef CONFIG_NUMA
2399 /*
2400  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2401  * currently executing processor on remote nodes after they have
2402  * expired.
2403  *
2404  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2405  * a single processor.
2406  */
2407 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2408 {
2409         unsigned long flags;
2410         int to_drain, batch;
2411
2412         local_irq_save(flags);
2413         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2414         to_drain = min(pcp->count, batch);
2415         if (to_drain > 0) {
2416                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2417                 pcp->count -= to_drain;
2418         }
2419         local_irq_restore(flags);
2420 }
2421 #endif
2422
2423 /*
2424  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2425  *
2426  * The processor must either be the current processor and the
2427  * thread pinned to the current processor or a processor that
2428  * is not online.
2429  */
2430 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2431 {
2432         unsigned long flags;
2433         struct per_cpu_pageset *pset;
2434         struct per_cpu_pages *pcp;
2435
2436         local_irq_save(flags);
2437         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2438
2439         pcp = &pset->pcp;
2440         if (pcp->count) {
2441                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2442                 pcp->count = 0;
2443         }
2444         local_irq_restore(flags);
2445 }
2446
2447 /*
2448  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2449  *
2450  * The processor must either be the current processor and the
2451  * thread pinned to the current processor or a processor that
2452  * is not online.
2453  */
2454 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2455 {
2456         struct zone *zone;
2457
2458         for_each_populated_zone(zone) {
2459                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2460         }
2461 }
2462
2463 /*
2464  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2465  *
2466  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2467  * the single zone's pages.
2468  */
2469 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2470 {
2471         int cpu = smp_processor_id();
2472
2473         if (zone)
2474                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2475         else
2476                 drain_pages(cpu);
2477 }
2478
2479 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2480 {
2481         /*
2482          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2483          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2484          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2485          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2486          * a different one.
2487          */
2488         preempt_disable();
2489         drain_local_pages(NULL);
2490         preempt_enable();
2491 }
2492
2493 /*
2494  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2495  *
2496  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2497  *
2498  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2499  */
2500 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2501 {
2502         int cpu;
2503
2504         /*
2505          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2506          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2507          */
2508         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2509
2510         /*
2511          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2512          * initialized.
2513          */
2514         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2515                 return;
2516
2517         /*
2518          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2519          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2520          * the drain to be complete when the call returns.
2521          */
2522         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2523                 if (!zone)
2524                         return;
2525                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2526         }
2527
2528         /*
2529          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2530          * as offline notification will cause the notified
2531          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2532          * disables preemption as part of its processing
2533          */
2534         for_each_online_cpu(cpu) {
2535                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2536                 struct zone *z;
2537                 bool has_pcps = false;
2538
2539                 if (zone) {
2540                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2541                         if (pcp->pcp.count)
2542                                 has_pcps = true;
2543                 } else {
2544                         for_each_populated_zone(z) {
2545                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2546                                 if (pcp->pcp.count) {
2547                                         has_pcps = true;
2548                                         break;
2549                                 }
2550                         }
2551                 }
2552
2553                 if (has_pcps)
2554                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2555                 else
2556                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2557         }
2558
2559         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2560                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2561                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2562                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2563         }
2564         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2565                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2566
2567         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2568 }
2569
2570 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2571
2572 /*
2573  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2574  */
2575 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2576
2577 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2578 {
2579         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2580         unsigned long flags;
2581         unsigned int order, t;
2582         struct page *page;
2583
2584         if (zone_is_empty(zone))
2585                 return;
2586
2587         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2588
2589         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2590         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2591                 if (pfn_valid(pfn)) {
2592                         page = pfn_to_page(pfn);
2593
2594                         if (!--page_count) {
2595                                 touch_nmi_watchdog();
2596                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2597                         }
2598
2599                         if (page_zone(page) != zone)
2600                                 continue;
2601
2602                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2603                                 swsusp_unset_page_free(page);
2604                 }
2605
2606         for_each_migratetype_order(order, t) {
2607                 list_for_each_entry(page,
2608                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2609                         unsigned long i;
2610
2611                         pfn = page_to_pfn(page);
2612                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2613                                 if (!--page_count) {
2614                                         touch_nmi_watchdog();
2615                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2616                                 }
2617                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2618                         }
2619                 }
2620         }
2621         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2622 }
2623 #endif /* CONFIG_PM */
2624
2625 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2626 {
2627         int migratetype;
2628
2629         if (!free_pcp_prepare(page))
2630                 return false;
2631
2632         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2633         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2634         return true;
2635 }
2636
2637 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2638 {
2639         struct zone *zone = page_zone(page);
2640         struct per_cpu_pages *pcp;
2641         int migratetype;
2642
2643         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2644         __count_vm_event(PGFREE);
2645
2646         /*
2647          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2648          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2649          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2650          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2651          * excessively into the page allocator
2652          */
2653         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2654                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2655                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2656                         return;
2657                 }
2658                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2659         }
2660
2661         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2662         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2663         pcp->count++;
2664         if (pcp->count >= pcp->high) {
2665                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2666                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2667                 pcp->count -= batch;
2668         }
2669 }
2670
2671 /*
2672  * Free a 0-order page
2673  */
2674 void free_unref_page(struct page *page)
2675 {
2676         unsigned long flags;
2677         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2678
2679         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2680                 return;
2681
2682         local_irq_save(flags);
2683         free_unref_page_commit(page, pfn);
2684         local_irq_restore(flags);
2685 }
2686
2687 /*
2688  * Free a list of 0-order pages
2689  */
2690 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2691 {
2692         struct page *page, *next;
2693         unsigned long flags, pfn;
2694         int batch_count = 0;
2695
2696         /* Prepare pages for freeing */
2697         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2698                 pfn = page_to_pfn(page);
2699                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2700                         list_del(&page->lru);
2701                 set_page_private(page, pfn);
2702         }
2703
2704         local_irq_save(flags);
2705         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2706                 unsigned long pfn = page_private(page);
2707
2708                 set_page_private(page, 0);
2709                 trace_mm_page_free_batched(page);
2710                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2711
2712                 /*
2713                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2714                  * a large list of pages to free.
2715                  */
2716                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2717                         local_irq_restore(flags);
2718                         batch_count = 0;
2719                         local_irq_save(flags);
2720                 }
2721         }
2722         local_irq_restore(flags);
2723 }
2724
2725 /*
2726  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2727  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2728  * Each sub-page must be freed individually.
2729  *
2730  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2731  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2732  */
2733 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2734 {
2735         int i;
2736
2737         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2738         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2739
2740         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2741                 set_page_refcounted(page + i);
2742         split_page_owner(page, order);
2743 }
2744 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2745
2746 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2747 {
2748         unsigned long watermark;
2749         struct zone *zone;
2750         int mt;
2751
2752         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2753
2754         zone = page_zone(page);
2755         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2756
2757         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2758                 /*
2759                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2760                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2761                  * watermark, because we already know our high-order page
2762                  * exists.
2763                  */
2764                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2765                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2766                         return 0;
2767
2768                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2769         }
2770
2771         /* Remove page from free list */
2772         list_del(&page->lru);
2773         zone->free_area[order].nr_free--;
2774         rmv_page_order(page);
2775
2776         /*
2777          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2778          * pageblock
2779          */
2780         if (order >= pageblock_order - 1) {
2781                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2782                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2783                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2784                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2785                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2786                                 set_pageblock_migratetype(page,
2787                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2788                 }
2789         }
2790
2791
2792         return 1UL << order;
2793 }
2794
2795 /*
2796  * Update NUMA hit/miss statistics
2797  *
2798  * Must be called with interrupts disabled.
2799  */
2800 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2801 {
2802 #ifdef CONFIG_NUMA
2803         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2804
2805         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
2806         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2807                 return;
2808
2809         if (z->node != numa_node_id())
2810                 local_stat = NUMA_OTHER;
2811
2812         if (z->node == preferred_zone->node)
2813                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2814         else {
2815                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2816                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2817         }
2818         __inc_numa_state(z, local_stat);
2819 #endif
2820 }
2821
2822 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2823 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2824                         struct per_cpu_pages *pcp,
2825                         struct list_head *list)
2826 {
2827         struct page *page;
2828
2829         do {
2830                 if (list_empty(list)) {
2831                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2832                                         pcp->batch, list,
2833                                         migratetype);
2834                         if (unlikely(list_empty(list)))
2835                                 return NULL;
2836                 }
2837
2838                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2839                 list_del(&page->lru);
2840                 pcp->count--;
2841         } while (check_new_pcp(page));
2842
2843         return page;
2844 }
2845
2846 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2847 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2848                         struct zone *zone, unsigned int order,
2849                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2850 {
2851         struct per_cpu_pages *pcp;
2852         struct list_head *list;
2853         struct page *page;
2854         unsigned long flags;
2855
2856         local_irq_save(flags);
2857         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2858         list = &pcp->lists[migratetype];
2859         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, pcp, list);
2860         if (page) {
2861                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2862                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2863         }
2864         local_irq_restore(flags);
2865         return page;
2866 }
2867
2868 /*
2869  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2870  */
2871 static inline
2872 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2873                         struct zone *zone, unsigned int order,
2874                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2875                         int migratetype)
2876 {
2877         unsigned long flags;
2878         struct page *page;
2879
2880         if (likely(order == 0)) {
2881                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2882                                 gfp_flags, migratetype);
2883                 goto out;
2884         }
2885
2886         /*
2887          * We most definitely don't want callers attempting to
2888          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2889          */
2890         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2891         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2892
2893         do {
2894                 page = NULL;
2895                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2896                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2897                         if (page)
2898                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2899                 }
2900                 if (!page)
2901                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2902         } while (page && check_new_pages(page, order));
2903         spin_unlock(&zone->lock);
2904         if (!page)
2905                 goto failed;
2906         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2907                                   get_pcppage_migratetype(page));
2908
2909         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2910         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2911         local_irq_restore(flags);
2912
2913 out:
2914         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2915         return page;
2916
2917 failed:
2918         local_irq_restore(flags);
2919         return NULL;
2920 }
2921
2922 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2923
2924 static struct {
2925         struct fault_attr attr;
2926
2927         bool ignore_gfp_highmem;
2928         bool ignore_gfp_reclaim;
2929         u32 min_order;
2930 } fail_page_alloc = {
2931         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2932         .ignore_gfp_reclaim = true,
2933         .ignore_gfp_highmem = true,
2934         .min_order = 1,
2935 };
2936
2937 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2938 {
2939         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2940 }
2941 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2942
2943 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2944 {
2945         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2946                 return false;
2947         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2948                 return false;
2949         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2950                 return false;
2951         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2952                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2953                 return false;
2954
2955         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2956 }
2957
2958 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2959
2960 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2961 {
2962         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2963         struct dentry *dir;
2964
2965         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2966                                         &fail_page_alloc.attr);
2967         if (IS_ERR(dir))
2968                 return PTR_ERR(dir);
2969
2970         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2971                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2972                 goto fail;
2973         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2974                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2975                 goto fail;
2976         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2977                                 &fail_page_alloc.min_order))
2978                 goto fail;
2979
2980         return 0;
2981 fail:
2982         debugfs_remove_recursive(dir);
2983
2984         return -ENOMEM;
2985 }
2986
2987 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2988
2989 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2990
2991 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2992
2993 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2994 {
2995         return false;
2996 }
2997
2998 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2999
3000 /*
3001  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3002  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3003  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3004  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3005  */
3006 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3007                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3008                          long free_pages)
3009 {
3010         long min = mark;
3011         int o;
3012         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3013
3014         /* free_pages may go negative - that's OK */
3015         free_pages -= (1 << order) - 1;
3016
3017         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3018                 min -= min / 2;
3019
3020         /*
3021          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3022          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3023          * atomic reserve but it avoids a search.
3024          */
3025         if (likely(!alloc_harder)) {
3026                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3027         } else {
3028                 /*
3029                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3030                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3031                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3032                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3033                  */
3034                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3035                         min -= min / 2;
3036                 else
3037                         min -= min / 4;
3038         }
3039
3040
3041 #ifdef CONFIG_CMA
3042         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3043         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3044                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3045 #endif
3046
3047         /*
3048          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3049          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3050          * even if a suitable page happened to be free.
3051          */
3052         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3053                 return false;
3054
3055         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3056         if (!order)
3057                 return true;
3058
3059         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3060         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3061                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3062                 int mt;
3063
3064                 if (!area->nr_free)
3065                         continue;
3066
3067                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3068                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3069                                 return true;
3070                 }
3071
3072 #ifdef CONFIG_CMA
3073                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3074                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3075                         return true;
3076                 }
3077 #endif
3078                 if (alloc_harder &&
3079                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3080                         return true;
3081         }
3082         return false;
3083 }
3084
3085 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3086                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3087 {
3088         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3089                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3090 }
3091
3092 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3093                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3094 {
3095         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3096         long cma_pages = 0;
3097
3098 #ifdef CONFIG_CMA
3099         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3100         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3101                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3102 #endif
3103
3104         /*
3105          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3106          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3107          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3108          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3109          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3110          */
3111         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3112                 return true;
3113
3114         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3115                                         free_pages);
3116 }
3117
3118 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3119                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3120 {
3121         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3122
3123         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3124                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3125
3126         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3127                                                                 free_pages);
3128 }
3129
3130 #ifdef CONFIG_NUMA
3131 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3132 {
3133         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3134                                 RECLAIM_DISTANCE;
3135 }
3136 #else   /* CONFIG_NUMA */
3137 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3138 {
3139         return true;
3140 }
3141 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3142
3143 /*
3144  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3145  * a page.
3146  */
3147 static struct page *
3148 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3149                                                 const struct alloc_context *ac)
3150 {
3151         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3152         struct zone *zone;
3153         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3154
3155         /*
3156          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3157          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3158          */
3159         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3160                                                                 ac->nodemask) {
3161                 struct page *page;
3162                 unsigned long mark;
3163
3164                 if (cpusets_enabled() &&
3165                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3166                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3167                                 continue;
3168                 /*
3169                  * When allocating a page cache page for writing, we
3170                  * want to get it from a node that is within its dirty
3171                  * limit, such that no single node holds more than its
3172                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3173                  * The dirty limits take into account the node's
3174                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3175                  * should be able to balance it without having to
3176                  * write pages from its LRU list.
3177                  *
3178                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3179                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3180                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3181                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3182                  * nodes are together not big enough to reach the
3183                  * global limit.  The proper fix for these situations
3184                  * will require awareness of nodes in the
3185                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3186                  */
3187                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3188                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3189                                 continue;
3190
3191                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3192                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3193                                 continue;
3194                         }
3195                 }
3196
3197                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3198                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3199                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3200                         int ret;
3201
3202                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3203                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3204                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3205                                 goto try_this_zone;
3206
3207                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3208                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3209                                 continue;
3210
3211                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3212                         switch (ret) {
3213                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3214                                 /* did not scan */
3215                                 continue;
3216                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3217                                 /* scanned but unreclaimable */
3218                                 continue;
3219                         default:
3220                                 /* did we reclaim enough */
3221                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3222                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3223                                         goto try_this_zone;
3224
3225                                 continue;
3226                         }
3227                 }
3228
3229 try_this_zone:
3230                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3231                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3232                 if (page) {
3233                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3234
3235                         /*
3236                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3237                          * if the pageblock should be reserved for the future
3238                          */
3239                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3240                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3241
3242                         return page;
3243                 }
3244         }
3245
3246         return NULL;
3247 }
3248
3249 /*
3250  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3251  * meminfo in irq context.
3252  */
3253 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3254 {
3255         bool ret = false;
3256
3257 #if NODES_SHIFT > 8
3258         ret = in_interrupt();
3259 #endif
3260         return ret;
3261 }
3262
3263 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3264 {
3265         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3266         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3267
3268         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3269                 return;
3270
3271         /*
3272          * This documents exceptions given to allocations in certain
3273          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3274          * of allowed nodes.
3275          */
3276         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3277                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3278                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3279                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3280         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3281                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3282
3283         show_mem(filter, nodemask);
3284 }
3285
3286 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3287 {
3288         struct va_format vaf;
3289         va_list args;
3290         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3291                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3292
3293         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3294                 return;
3295
3296         va_start(args, fmt);
3297         vaf.fmt = fmt;
3298         vaf.va = &args;
3299         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl\n",
3300                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3301                         nodemask_pr_args(nodemask));
3302         va_end(args);
3303
3304         cpuset_print_current_mems_allowed();
3305
3306         dump_stack();
3307         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3308 }
3309
3310 static inline struct page *
3311 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3312                               unsigned int alloc_flags,
3313                               const struct alloc_context *ac)
3314 {
3315         struct page *page;
3316
3317         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3318                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3319         /*
3320          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3321          * are depleted
3322          */
3323         if (!page)
3324                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3325                                 alloc_flags, ac);
3326
3327         return page;
3328 }
3329
3330 static inline struct page *
3331 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3332         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3333 {
3334         struct oom_control oc = {
3335                 .zonelist = ac->zonelist,
3336                 .nodemask = ac->nodemask,
3337                 .memcg = NULL,
3338                 .gfp_mask = gfp_mask,
3339                 .order = order,
3340         };
3341         struct page *page;
3342
3343         *did_some_progress = 0;
3344
3345         /*
3346          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3347          * making progress for us.
3348          */
3349         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3350                 *did_some_progress = 1;
3351                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3352                 return NULL;
3353         }
3354
3355         /*
3356          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3357          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3358          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3359          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3360          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3361          */
3362         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3363                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3364                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3365         if (page)
3366                 goto out;
3367
3368         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3369         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3370                 goto out;
3371         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3372         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3373                 goto out;
3374         /*
3375          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3376          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3377          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3378          * fallback than shooting a random task.
3379          */
3380         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3381                 goto out;
3382         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3383         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3384                 goto out;
3385         if (pm_suspended_storage())
3386                 goto out;
3387         /*
3388          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3389          * other request to make a forward progress.
3390          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3391          * do much for this context but let's try it to at least get
3392          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3393          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3394          * failures more gracefully we should just bail out here.
3395          */
3396
3397         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3398         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3399                 goto out;
3400
3401         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3402         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3403                 *did_some_progress = 1;
3404
3405                 /*
3406                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3407                  * reserves
3408                  */
3409                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3410                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3411                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3412         }
3413 out:
3414         mutex_unlock(&oom_lock);
3415         return page;
3416 }
3417
3418 /*
3419  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3420  * killer is consider as the only way to move forward.
3421  */
3422 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3423
3424 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3425 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3426 static struct page *
3427 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3428                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3429                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3430 {
3431         struct page *page;
3432         unsigned int noreclaim_flag;
3433
3434         if (!order)
3435                 return NULL;
3436
3437         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3438         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3439                                                                         prio);
3440         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3441
3442         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3443                 return NULL;
3444
3445         /*
3446          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3447          * count a compaction stall
3448          */
3449         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3450
3451         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3452
3453         if (page) {
3454                 struct zone *zone = page_zone(page);
3455
3456                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3457                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3458                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3459                 return page;
3460         }
3461
3462         /*
3463          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3464          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3465          */
3466         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3467
3468         cond_resched();
3469
3470         return NULL;
3471 }
3472
3473 static inline bool
3474 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3475                      enum compact_result compact_result,
3476                      enum compact_priority *compact_priority,
3477                      int *compaction_retries)
3478 {
3479         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3480         int min_priority;
3481         bool ret = false;
3482         int retries = *compaction_retries;
3483         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3484
3485         if (!order)
3486                 return false;
3487
3488         if (compaction_made_progress(compact_result))
3489                 (*compaction_retries)++;
3490
3491         /*
3492          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3493          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3494          * failure could be caused by insufficient priority
3495          */
3496         if (compaction_failed(compact_result))
3497                 goto check_priority;
3498
3499         /*
3500          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3501          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3502          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3503          * compaction.
3504          */
3505         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3506                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3507                 goto out;
3508         }
3509
3510         /*
3511          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3512          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3513          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3514          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3515          * would need much more detailed feedback from compaction to
3516          * make a better decision.
3517          */
3518         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3519                 max_retries /= 4;
3520         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3521                 ret = true;
3522                 goto out;
3523         }
3524
3525         /*
3526          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3527          * all retries or failed at the lower priorities.
3528          */
3529 check_priority:
3530         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3531                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3532
3533         if (*compact_priority > min_priority) {
3534                 (*compact_priority)--;
3535                 *compaction_retries = 0;
3536                 ret = true;
3537         }
3538 out:
3539         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3540         return ret;
3541 }
3542 #else
3543 static inline struct page *
3544 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3545                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3546                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3547 {
3548         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3549         return NULL;
3550 }
3551
3552 static inline bool
3553 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3554                      enum compact_result compact_result,
3555                      enum compact_priority *compact_priority,
3556                      int *compaction_retries)
3557 {
3558         struct zone *zone;
3559         struct zoneref *z;
3560
3561         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3562                 return false;
3563
3564         /*
3565          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3566          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3567          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3568          * watermarks are OK.
3569          */
3570         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3571                                         ac->nodemask) {
3572                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3573                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3574                         return true;
3575         }
3576         return false;
3577 }
3578 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3579
3580 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3581 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3582         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3583
3584 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3585 {
3586         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3587
3588         /* no reclaim without waiting on it */
3589         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3590                 return false;
3591
3592         /* this guy won't enter reclaim */
3593         if ((current->flags & PF_MEMALLOC) && !(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3594                 return false;
3595
3596         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3597         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3598                 return false;
3599
3600         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3601                 return false;
3602
3603         return true;
3604 }
3605
3606 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3607 {
3608         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3609                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3610 }
3611 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3612
3613 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3614 {
3615         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3616                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3617 }
3618 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3619 #endif
3620
3621 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3622 static int
3623 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3624                                         const struct alloc_context *ac)
3625 {
3626         struct reclaim_state reclaim_state;
3627         int progress;
3628         unsigned int noreclaim_flag;
3629
3630         cond_resched();
3631
3632         /* We now go into synchronous reclaim */
3633         cpuset_memory_pressure_bump();
3634         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3635         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3636         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3637         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3638
3639         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3640                                                                 ac->nodemask);
3641
3642         current->reclaim_state = NULL;
3643         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3644         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3645
3646         cond_resched();
3647
3648         return progress;
3649 }
3650
3651 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3652 static inline struct page *
3653 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3654                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3655                 unsigned long *did_some_progress)
3656 {
3657         struct page *page = NULL;
3658         bool drained = false;
3659
3660         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3661         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3662                 return NULL;
3663
3664 retry:
3665         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3666
3667         /*
3668          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3669          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3670          * Shrink them them and try again
3671          */
3672         if (!page && !drained) {
3673                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3674                 drain_all_pages(NULL);
3675                 drained = true;
3676                 goto retry;
3677         }
3678
3679         return page;
3680 }
3681
3682 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3683 {
3684         struct zoneref *z;
3685         struct zone *zone;
3686         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3687
3688         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3689                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3690                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3691                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3692                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3693         }
3694 }
3695
3696 static inline unsigned int
3697 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3698 {
3699         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3700
3701         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3702         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3703
3704         /*
3705          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3706          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3707          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3708          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3709          */
3710         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3711
3712         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3713                 /*
3714                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3715                  * if it can't schedule.
3716                  */
3717                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3718                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3719                 /*
3720                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3721                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3722                  */
3723                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3724         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3725                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3726
3727 #ifdef CONFIG_CMA
3728         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3729                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3730 #endif
3731         return alloc_flags;
3732 }
3733
3734 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3735 {
3736         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3737                 return false;
3738
3739         /*
3740          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3741          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3742          */
3743         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3744                 return false;
3745
3746         return true;
3747 }
3748
3749 /*
3750  * Distinguish requests which really need access to full memory
3751  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3752  */
3753 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3754 {
3755         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3756                 return 0;
3757         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3758                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3759         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3760                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3761         if (!in_interrupt()) {
3762                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3763                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3764                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3765                         return ALLOC_OOM;
3766         }
3767
3768         return 0;
3769 }
3770
3771 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3772 {
3773         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3774 }
3775
3776 /*
3777  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3778  * for the given allocation request.
3779  *
3780  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3781  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3782  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3783  *
3784  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3785  */
3786 static inline bool
3787 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3788                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3789                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3790 {
3791         struct zone *zone;
3792         struct zoneref *z;
3793
3794         /*
3795          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3796          * their order will become available due to high fragmentation so
3797          * always increment the no progress counter for them
3798          */
3799         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3800                 *no_progress_loops = 0;
3801         else
3802                 (*no_progress_loops)++;
3803
3804         /*
3805          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3806          * several times in the row.
3807          */
3808         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3809                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3810                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3811         }
3812
3813         /*
3814          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3815          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3816          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3817          * screwed and have to go OOM.
3818          */
3819         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3820                                         ac->nodemask) {
3821                 unsigned long available;
3822                 unsigned long reclaimable;
3823                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3824                 bool wmark;
3825
3826                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3827                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3828
3829                 /*
3830                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3831                  * reclaimable pages?
3832                  */
3833                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3834                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3835                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3836                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3837                 if (wmark) {
3838                         /*
3839                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3840                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3841                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3842                          * prevent from pre mature OOM
3843                          */
3844                         if (!did_some_progress) {
3845                                 unsigned long write_pending;
3846
3847                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3848                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3849
3850                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3851                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3852                                         return true;
3853                                 }
3854                         }
3855
3856                         /*
3857                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3858                          * context and the current implementation of the WQ
3859                          * concurrency control doesn't recognize that
3860                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3861                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3862                          * do a short sleep here rather than calling
3863                          * cond_resched().
3864                          */
3865                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3866                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3867                         else
3868                                 cond_resched();
3869
3870                         return true;
3871                 }
3872         }
3873
3874         return false;
3875 }
3876
3877 static inline bool
3878 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3879 {
3880         /*
3881          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3882          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3883          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3884          * such a way the check therein was true, and then it became false
3885          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3886          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3887          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3888          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3889          * caller can deal with a violated nodemask.
3890          */
3891         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3892                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3893                 ac->nodemask = NULL;
3894                 return true;
3895         }
3896
3897         /*
3898          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3899          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3900          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3901          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3902          * retry.
3903          */
3904         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3905                 return true;
3906
3907         return false;
3908 }
3909
3910 static inline struct page *
3911 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3912                                                 struct alloc_context *ac)
3913 {
3914         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3915         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3916         struct page *page = NULL;
3917         unsigned int alloc_flags;
3918         unsigned long did_some_progress;
3919         enum compact_priority compact_priority;
3920         enum compact_result compact_result;
3921         int compaction_retries;
3922         int no_progress_loops;
3923         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3924         int reserve_flags;
3925
3926         /*
3927          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3928          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3929          * be using allocators in order of preference for an area that is
3930          * too large.
3931          */
3932         if (order >= MAX_ORDER) {
3933                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3934                 return NULL;
3935         }
3936
3937         /*
3938          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3939          * callers that are not in atomic context.
3940          */
3941         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3942                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3943                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3944
3945 retry_cpuset:
3946         compaction_retries = 0;
3947         no_progress_loops = 0;
3948         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3949         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3950
3951         /*
3952          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3953          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3954          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3955          */
3956         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3957
3958         /*
3959          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3960          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3961          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3962          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3963          */
3964         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3965                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3966         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3967                 goto nopage;
3968
3969         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3970                 wake_all_kswapds(order, ac);
3971
3972         /*
3973          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3974          * that first
3975          */
3976         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3977         if (page)
3978                 goto got_pg;
3979
3980         /*
3981          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3982          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3983          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3984          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3985          * same migratetype.
3986          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3987          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3988          */
3989         if (can_direct_reclaim &&
3990                         (costly_order ||
3991                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3992                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3993                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3994                                                 alloc_flags, ac,
3995                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3996                                                 &compact_result);
3997                 if (page)
3998                         goto got_pg;
3999
4000                 /*
4001                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4002                  * includes THP page fault allocations
4003                  */
4004                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4005                         /*
4006                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4007                          * it is because sync compaction recently failed. If
4008                          * this is the case and the caller requested a THP
4009                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4010                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4011                          * direct reclaim.
4012                          */
4013                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4014                                 goto nopage;
4015
4016                         /*
4017                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4018                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4019                          * using async compaction.
4020                          */
4021                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4022                 }
4023         }
4024
4025 retry:
4026         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4027         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4028                 wake_all_kswapds(order, ac);
4029
4030         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4031         if (reserve_flags)
4032                 alloc_flags = reserve_flags;
4033
4034         /*
4035          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
4036          * These allocations are high priority and system rather than user
4037          * orientated.
4038          */
4039         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4040                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
4041                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4042                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4043         }
4044
4045         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4046         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4047         if (page)
4048                 goto got_pg;
4049
4050         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4051         if (!can_direct_reclaim)
4052                 goto nopage;
4053
4054         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4055         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4056                 goto nopage;
4057
4058         /* Try direct reclaim and then allocating */
4059         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4060                                                         &did_some_progress);
4061         if (page)
4062                 goto got_pg;
4063
4064         /* Try direct compaction and then allocating */
4065         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4066                                         compact_priority, &compact_result);
4067         if (page)
4068                 goto got_pg;
4069
4070         /* Do not loop if specifically requested */
4071         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4072                 goto nopage;
4073
4074         /*
4075          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4076          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4077          */
4078         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4079                 goto nopage;
4080
4081         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4082                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4083                 goto retry;
4084
4085         /*
4086          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4087          * reclaim is not able to make any progress because the current
4088          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4089          * of free memory (see __compaction_suitable)
4090          */
4091         if (did_some_progress > 0 &&
4092                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4093                                 compact_result, &compact_priority,
4094                                 &compaction_retries))
4095                 goto retry;
4096
4097
4098         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4099         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4100                 goto retry_cpuset;
4101
4102         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4103         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4104         if (page)
4105                 goto got_pg;
4106
4107         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4108         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4109             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4110              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4111                 goto nopage;
4112
4113         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4114         if (did_some_progress) {
4115                 no_progress_loops = 0;
4116                 goto retry;
4117         }
4118
4119 nopage:
4120         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4121         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4122                 goto retry_cpuset;
4123
4124         /*
4125          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4126          * we always retry
4127          */
4128         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4129                 /*
4130                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4131                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4132                  */
4133                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4134                         goto fail;
4135
4136                 /*
4137                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4138                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4139                  * for somebody to do a work for us
4140                  */
4141                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4142
4143                 /*
4144                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4145                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4146                  * so that we can identify them and convert them to something
4147                  * else.
4148                  */
4149                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4150
4151                 /*
4152                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4153                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4154                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4155                  * the situation worse
4156                  */
4157                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4158                 if (page)
4159                         goto got_pg;
4160
4161                 cond_resched();
4162                 goto retry;
4163         }
4164 fail:
4165         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4166                         "page allocation failure: order:%u", order);
4167 got_pg:
4168         return page;
4169 }
4170
4171 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4172                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4173                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4174                 unsigned int *alloc_flags)
4175 {
4176         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4177         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4178         ac->nodemask = nodemask;
4179         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4180
4181         if (cpusets_enabled()) {
4182                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4183                 if (!ac->nodemask)
4184                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4185                 else
4186                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4187         }
4188
4189         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4190         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4191
4192         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4193
4194         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4195                 return false;
4196
4197         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4198                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4199
4200         return true;
4201 }
4202
4203 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4204 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4205                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4206 {
4207         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4208         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4209
4210         /*
4211          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4212          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4213          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4214          */
4215         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4216                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4217 }
4218
4219 /*
4220  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4221  */
4222 struct page *
4223 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4224                                                         nodemask_t *nodemask)
4225 {
4226         struct page *page;
4227         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4228         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4229         struct alloc_context ac = { };
4230
4231         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4232         alloc_mask = gfp_mask;
4233         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4234                 return NULL;
4235
4236         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4237
4238         /* First allocation attempt */
4239         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4240         if (likely(page))
4241                 goto out;
4242
4243         /*
4244          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4245          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4246          * from a particular context which has been marked by
4247          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4248          */
4249         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4250         ac.spread_dirty_pages = false;
4251
4252         /*
4253          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4254          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4255          */
4256         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4257                 ac.nodemask = nodemask;
4258
4259         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4260
4261 out:
4262         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4263             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4264                 __free_pages(page, order);
4265                 page = NULL;
4266         }
4267
4268         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4269
4270         return page;
4271 }
4272 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4273
4274 /*
4275  * Common helper functions.
4276  */
4277 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4278 {
4279         struct page *page;
4280
4281         /*
4282          * __get_free_pages() returns a virtual address, which cannot represent
4283          * a highmem page
4284          */
4285         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4286
4287         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4288         if (!page)
4289                 return 0;
4290         return (unsigned long) page_address(page);
4291 }
4292 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4293
4294 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4295 {
4296         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4297 }
4298 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4299
4300 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4301 {
4302         if (put_page_testzero(page)) {
4303                 if (order == 0)
4304                         free_unref_page(page);
4305                 else
4306                         __free_pages_ok(page, order);
4307         }
4308 }
4309
4310 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4311
4312 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4313 {
4314         if (addr != 0) {
4315                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4316                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4317         }
4318 }
4319
4320 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4321
4322 /*
4323  * Page Fragment:
4324  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4325  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4326  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4327  *
4328  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4329  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4330  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4331  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4332  */
4333 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4334                                              gfp_t gfp_mask)
4335 {
4336         struct page *page = NULL;
4337         gfp_t gfp = gfp_mask;
4338
4339 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4340         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4341                     __GFP_NOMEMALLOC;
4342         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4343                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4344         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4345 #endif
4346         if (unlikely(!page))
4347                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4348
4349         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4350
4351         return page;
4352 }
4353
4354 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4355 {
4356         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4357
4358         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4359                 unsigned int order = compound_order(page);
4360
4361                 if (order == 0)
4362                         free_unref_page(page);
4363                 else
4364                         __free_pages_ok(page, order);
4365         }
4366 }
4367 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4368
4369 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4370                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4371 {
4372         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4373         struct page *page;
4374         int offset;
4375
4376         if (unlikely(!nc->va)) {
4377 refill:
4378                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4379                 if (!page)
4380                         return NULL;
4381
4382 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4383                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4384                 size = nc->size;
4385 #endif
4386                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4387                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4388                  */
4389                 page_ref_add(page, size - 1);
4390
4391                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4392                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4393                 nc->pagecnt_bias = size;
4394                 nc->offset = size;
4395         }
4396
4397         offset = nc->offset - fragsz;
4398         if (unlikely(offset < 0)) {
4399                 page = virt_to_page(nc->va);
4400
4401                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4402                         goto refill;
4403
4404 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4405                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4406                 size = nc->size;
4407 #endif
4408                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4409                 set_page_count(page, size);
4410
4411                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4412                 nc->pagecnt_bias = size;
4413                 offset = size - fragsz;
4414         }
4415
4416         nc->pagecnt_bias--;
4417         nc->offset = offset;
4418
4419         return nc->va + offset;
4420 }
4421 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4422
4423 /*
4424  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4425  */
4426 void page_frag_free(void *addr)
4427 {
4428         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4429
4430         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4431                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4432 }
4433 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4434
4435 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4436                 size_t size)
4437 {
4438         if (addr) {
4439                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4440                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4441
4442                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4443                 while (used < alloc_end) {
4444                         free_page(used);
4445                         used += PAGE_SIZE;
4446                 }
4447         }
4448         return (void *)addr;
4449 }
4450
4451 /**
4452  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4453  * @size: the number of bytes to allocate
4454  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4455  *
4456  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4457  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4458  * allocate memory in power-of-two pages.
4459  *
4460  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4461  *
4462  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4463  */
4464 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4465 {
4466         unsigned int order = get_order(size);
4467         unsigned long addr;
4468
4469         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4470         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4471 }
4472 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4473
4474 /**
4475  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4476  *                         pages on a node.
4477  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4478  * @size: the number of bytes to allocate
4479  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4480  *
4481  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4482  * back.
4483  */
4484 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4485 {
4486         unsigned int order = get_order(size);
4487         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4488         if (!p)
4489                 return NULL;
4490         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4491 }
4492
4493 /**
4494  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4495  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4496  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4497  *
4498  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4499  */
4500 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4501 {
4502         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4503         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4504
4505         while (addr < end) {
4506                 free_page(addr);
4507                 addr += PAGE_SIZE;
4508         }
4509 }
4510 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4511
4512 /**
4513  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4514  * @offset: The zone index of the highest zone
4515  *
4516  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4517  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4518  * zone, the number of pages is calculated as:
4519  *
4520  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4521  */
4522 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4523 {
4524         struct zoneref *z;
4525         struct zone *zone;
4526
4527         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4528         unsigned long sum = 0;
4529
4530         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4531
4532         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4533                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4534                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4535                 if (size > high)
4536                         sum += size - high;
4537         }
4538
4539         return sum;
4540 }
4541
4542 /**
4543  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4544  *
4545  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4546  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4547  */
4548 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4549 {
4550         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4551 }
4552 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4553
4554 /**
4555  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4556  *
4557  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4558  * high watermark within all zones.
4559  */
4560 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4561 {
4562         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4563 }
4564
4565 static inline void show_node(struct zone *zone)
4566 {
4567         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4568                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4569 }
4570
4571 long si_mem_available(void)
4572 {
4573         long available;
4574         unsigned long pagecache;
4575         unsigned long wmark_low = 0;
4576         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4577         struct zone *zone;
4578         int lru;
4579
4580         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4581                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4582
4583         for_each_zone(zone)
4584                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4585
4586         /*
4587          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4588          * without causing swapping.
4589          */
4590         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4591
4592         /*
4593          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4594          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4595          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4596          */
4597         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4598         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4599         available += pagecache;
4600
4601         /*
4602          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4603          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4604          */
4605         available += global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4606                      min(global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2,
4607                          wmark_low);
4608
4609         if (available < 0)
4610                 available = 0;
4611         return available;
4612 }
4613 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4614
4615 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4616 {
4617         val->totalram = totalram_pages;
4618         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4619         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4620         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4621         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4622         val->freehigh = nr_free_highpages();
4623         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4624 }
4625
4626 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4627
4628 #ifdef CONFIG_NUMA
4629 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4630 {
4631         int zone_type;          /* needs to be signed */
4632         unsigned long managed_pages = 0;
4633         unsigned long managed_highpages = 0;
4634         unsigned long free_highpages = 0;
4635         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4636
4637         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4638                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4639         val->totalram = managed_pages;
4640         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4641         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4642 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4643         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4644                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4645
4646                 if (is_highmem(zone)) {
4647                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4648                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4649                 }
4650         }
4651         val->totalhigh = managed_highpages;
4652         val->freehigh = free_highpages;
4653 #else
4654         val->totalhigh = managed_highpages;
4655         val->freehigh = free_highpages;
4656 #endif
4657         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4658 }
4659 #endif
4660
4661 /*
4662  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4663  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4664  */
4665 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4666 {
4667         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4668                 return false;
4669
4670         /*
4671          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4672          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4673          * have to be precise here.
4674          */
4675         if (!nodemask)
4676                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4677
4678         return !node_isset(nid, *nodemask);
4679 }
4680
4681 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4682
4683 static void show_migration_types(unsigned char type)
4684 {
4685         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4686                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4687                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4688                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4689                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4690 #ifdef CONFIG_CMA
4691                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4692 #endif
4693 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4694                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4695 #endif
4696         };
4697         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4698         char *p = tmp;
4699         int i;
4700
4701         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4702                 if (type & (1 << i))
4703                         *p++ = types[i];
4704         }
4705
4706         *p = '\0';
4707         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4708 }
4709
4710 /*
4711  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4712  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4713  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4714  *
4715  * Bits in @filter:
4716  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4717  *   cpuset.
4718  */
4719 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4720 {
4721         unsigned long free_pcp = 0;
4722         int cpu;
4723         struct zone *zone;
4724         pg_data_t *pgdat;
4725
4726         for_each_populated_zone(zone) {
4727                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4728                         continue;
4729
4730                 for_each_online_cpu(cpu)
4731                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4732         }
4733
4734         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4735                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4736                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4737                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4738                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4739                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4740                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4741                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4742                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4743                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4744                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4745                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4746                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4747                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4748                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4749                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4750                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4751                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4752                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4753                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4754                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
4755                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
4756                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
4757                 free_pcp,
4758                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4759
4760         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4761                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4762                         continue;
4763
4764                 printk("Node %d"
4765                         " active_anon:%lukB"
4766                         " inactive_anon:%lukB"
4767                         " active_file:%lukB"
4768                         " inactive_file:%lukB"
4769                         " unevictable:%lukB"
4770                         " isolated(anon):%lukB"
4771                         " isolated(file):%lukB"
4772                         " mapped:%lukB"
4773                         " dirty:%lukB"
4774                         " writeback:%lukB"
4775                         " shmem:%lukB"
4776 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4777                         " shmem_thp: %lukB"
4778                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4779                         " anon_thp: %lukB"
4780 #endif
4781                         " writeback_tmp:%lukB"
4782                         " unstable:%lukB"
4783                         " all_unreclaimable? %s"
4784                         "\n",
4785                         pgdat->node_id,
4786                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4787                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4788                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4789                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4790                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4791                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4792                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4793                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4794                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4795                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4796                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4797 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4798                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4799                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4800                                         * HPAGE_PMD_NR),
4801                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4802 #endif
4803                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4804                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4805                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4806                                 "yes" : "no");
4807         }
4808
4809         for_each_populated_zone(zone) {
4810                 int i;
4811
4812                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4813                         continue;
4814
4815                 free_pcp = 0;
4816                 for_each_online_cpu(cpu)
4817                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4818
4819                 show_node(zone);
4820                 printk(KERN_CONT
4821                         "%s"
4822                         " free:%lukB"
4823                         " min:%lukB"
4824                         " low:%lukB"
4825                         " high:%lukB"
4826                         " active_anon:%lukB"
4827                         " inactive_anon:%lukB"
4828                         " active_file:%lukB"
4829                         " inactive_file:%lukB"
4830                         " unevictable:%lukB"
4831                         " writepending:%lukB"
4832                         " present:%lukB"
4833                         " managed:%lukB"
4834                         " mlocked:%lukB"
4835                         " kernel_stack:%lukB"
4836                         " pagetables:%lukB"
4837                         " bounce:%lukB"
4838                         " free_pcp:%lukB"
4839                         " local_pcp:%ukB"
4840                         " free_cma:%lukB"
4841                         "\n",
4842                         zone->name,
4843                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4844                         K(min_wmark_pages(zone)),
4845                         K(low_wmark_pages(zone)),
4846                         K(high_wmark_pages(zone)),
4847                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4848                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4849                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4850                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4851                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4852                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4853                         K(zone->present_pages),
4854                         K(zone->managed_pages),
4855                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4856                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4857                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4858                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4859                         K(free_pcp),
4860                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4861                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4862                 printk("lowmem_reserve[]:");
4863                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4864                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4865                 printk(KERN_CONT "\n");
4866         }
4867
4868         for_each_populated_zone(zone) {
4869                 unsigned int order;
4870                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4871                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4872
4873                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4874                         continue;
4875                 show_node(zone);
4876                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4877
4878                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4879                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4880                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4881                         int type;
4882
4883                         nr[order] = area->nr_free;
4884                         total += nr[order] << order;
4885
4886                         types[order] = 0;
4887                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4888                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4889                                         types[order] |= 1 << type;
4890                         }
4891                 }
4892                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4893                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4894                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4895                                nr[order], K(1UL) << order);
4896                         if (nr[order])
4897                                 show_migration_types(types[order]);
4898                 }
4899                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4900         }
4901
4902         hugetlb_show_meminfo();
4903
4904         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4905
4906         show_swap_cache_info();
4907 }
4908
4909 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4910 {
4911         zoneref->zone = zone;
4912         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4913 }
4914
4915 /*
4916  * Builds allocation fallback zone lists.
4917  *
4918  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4919  */
4920 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
4921 {
4922         struct zone *zone;
4923         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4924         int nr_zones = 0;
4925
4926         do {
4927                 zone_type--;
4928                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4929                 if (managed_zone(zone)) {
4930                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
4931                         check_highest_zone(zone_type);
4932                 }
4933         } while (zone_type);
4934
4935         return nr_zones;
4936 }
4937
4938 #ifdef CONFIG_NUMA
4939
4940 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4941 {
4942         /*
4943          * We used to support different zonlists modes but they turned
4944          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
4945          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
4946          * not fail it silently
4947          */
4948         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
4949                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4950                 return -EINVAL;
4951         }
4952         return 0;
4953 }
4954
4955 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4956 {
4957         if (!s)
4958                 return 0;
4959
4960         return __parse_numa_zonelist_order(s);
4961 }
4962 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4963
4964 char numa_zonelist_order[] = "Node";
4965
4966 /*
4967  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4968  */
4969 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4970                 void __user *buffer, size_t *length,
4971                 loff_t *ppos)
4972 {
4973         char *str;
4974         int ret;
4975
4976         if (!write)
4977                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4978         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
4979         if (IS_ERR(str))
4980                 return PTR_ERR(str);
4981
4982         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
4983         kfree(str);
4984         return ret;
4985 }
4986
4987
4988 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4989 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4990
4991 /**
4992  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4993  * @node: node whose fallback list we're appending
4994  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4995  *
4996  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4997  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4998  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4999  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5000  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5001  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5002  * on them otherwise.
5003  * It returns -1 if no node is found.
5004  */
5005 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5006 {
5007         int n, val;
5008         int min_val = INT_MAX;
5009         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5010         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5011
5012         /* Use the local node if we haven't already */
5013         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5014                 node_set(node, *used_node_mask);
5015                 return node;
5016         }
5017
5018         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5019
5020                 /* Don't want a node to appear more than once */
5021                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5022                         continue;
5023
5024                 /* Use the distance array to find the distance */
5025                 val = node_distance(node, n);
5026
5027                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5028                 val += (n < node);
5029
5030                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5031                 tmp = cpumask_of_node(n);
5032                 if (!cpumask_empty(tmp))
5033                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5034
5035                 /* Slight preference for less loaded node */
5036                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5037                 val += node_load[n];
5038
5039                 if (val < min_val) {
5040                         min_val = val;
5041                         best_node = n;
5042                 }
5043         }
5044
5045         if (best_node >= 0)
5046                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5047
5048         return best_node;
5049 }
5050
5051
5052 /*
5053  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5054  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5055  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5056  */
5057 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5058                 unsigned nr_nodes)
5059 {
5060         struct zoneref *zonerefs;
5061         int i;
5062
5063         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5064
5065         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5066                 int nr_zones;
5067
5068                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5069
5070                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5071                 zonerefs += nr_zones;
5072         }
5073         zonerefs->zone = NULL;
5074         zonerefs->zone_idx = 0;
5075 }
5076
5077 /*
5078  * Build gfp_thisnode zonelists
5079  */
5080 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5081 {
5082         struct zoneref *zonerefs;
5083         int nr_zones;
5084
5085         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5086         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5087         zonerefs += nr_zones;
5088         zonerefs->zone = NULL;
5089         zonerefs->zone_idx = 0;
5090 }
5091
5092 /*
5093  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5094  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5095  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5096  * may still exist in local DMA zone.
5097  */
5098
5099 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5100 {
5101         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5102         int node, load, nr_nodes = 0;
5103         nodemask_t used_mask;
5104         int local_node, prev_node;
5105
5106         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5107         local_node = pgdat->node_id;
5108         load = nr_online_nodes;
5109         prev_node = local_node;
5110         nodes_clear(used_mask);
5111
5112         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5113         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5114                 /*
5115                  * We don't want to pressure a particular node.
5116                  * So adding penalty to the first node in same
5117                  * distance group to make it round-robin.
5118                  */
5119                 if (node_distance(local_node, node) !=
5120                     node_distance(local_node, prev_node))
5121                         node_load[node] = load;
5122
5123                 node_order[nr_nodes++] = node;
5124                 prev_node = node;
5125                 load--;
5126         }
5127
5128         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5129         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5130 }
5131
5132 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5133 /*
5134  * Return node id of node used for "local" allocations.
5135  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5136  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5137  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5138  */
5139 int local_memory_node(int node)
5140 {
5141         struct zoneref *z;
5142
5143         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5144                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5145                                    NULL);
5146         return z->zone->node;
5147 }
5148 #endif
5149
5150 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5151 static void setup_min_slab_ratio(void);
5152 #else   /* CONFIG_NUMA */
5153
5154 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5155 {
5156         int node, local_node;
5157         struct zoneref *zonerefs;
5158         int nr_zones;
5159
5160         local_node = pgdat->node_id;
5161
5162         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5163         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5164         zonerefs += nr_zones;
5165
5166         /*
5167          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5168          * of all the other nodes.
5169          * We don't want to pressure a particular node, so when
5170          * building the zones for node N, we make sure that the
5171          * zones coming right after the local ones are those from
5172          * node N+1 (modulo N)
5173          */
5174         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5175                 if (!node_online(node))
5176                         continue;
5177                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5178                 zonerefs += nr_zones;
5179         }
5180         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5181                 if (!node_online(node))
5182                         continue;
5183                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5184                 zonerefs += nr_zones;
5185         }
5186
5187         zonerefs->zone = NULL;
5188         zonerefs->zone_idx = 0;
5189 }
5190
5191 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5192
5193 /*
5194  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5195  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5196  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5197  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5198  * with interrupts disabled.
5199  *
5200  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5201  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5202  * hotplugged processors.
5203  *
5204  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5205  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5206  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5207  */
5208 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5209 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5210 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5211
5212 static void __build_all_zonelists(void *data)
5213 {
5214         int nid;
5215         int __maybe_unused cpu;
5216         pg_data_t *self = data;
5217         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5218
5219         spin_lock(&lock);
5220
5221 #ifdef CONFIG_NUMA
5222         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5223 #endif
5224
5225         /*
5226          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5227          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5228          */
5229         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5230                 build_zonelists(self);
5231         } else {
5232                 for_each_online_node(nid) {
5233                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5234
5235                         build_zonelists(pgdat);
5236                 }
5237
5238 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5239                 /*
5240                  * We now know the "local memory node" for each node--
5241                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5242                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5243                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5244                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5245                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5246                  */
5247                 for_each_online_cpu(cpu)
5248                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5249 #endif
5250         }
5251
5252         spin_unlock(&lock);
5253 }
5254
5255 static noinline void __init
5256 build_all_zonelists_init(void)
5257 {
5258         int cpu;
5259
5260         __build_all_zonelists(NULL);
5261
5262         /*
5263          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5264          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5265          * each zone will be allocated later when the per cpu
5266          * allocator is available.
5267          *
5268          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5269          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5270          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5271          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5272          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5273          * (a chicken-egg dilemma).
5274          */
5275         for_each_possible_cpu(cpu)
5276                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5277
5278         mminit_verify_zonelist();
5279         cpuset_init_current_mems_allowed();
5280 }
5281
5282 /*
5283  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5284  *
5285  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5286  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5287  */
5288 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5289 {
5290         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5291                 build_all_zonelists_init();
5292         } else {
5293                 __build_all_zonelists(pgdat);
5294                 /* cpuset refresh routine should be here */
5295         }
5296         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5297         /*
5298          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5299          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5300          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5301          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5302          * disabled and enable it later
5303          */
5304         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5305                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5306         else
5307                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5308
5309         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5310                 nr_online_nodes,
5311                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5312                 vm_total_pages);
5313 #ifdef CONFIG_NUMA
5314         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5315 #endif
5316 }
5317
5318 /*
5319  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5320  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5321  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5322  */
5323 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5324                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5325                 struct vmem_altmap *altmap)
5326 {
5327         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5328         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5329         unsigned long pfn;
5330         unsigned long nr_initialised = 0;
5331 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5332         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5333 #endif
5334
5335         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5336                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5337
5338         /*
5339          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5340          * memory
5341          */
5342         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5343                 start_pfn += altmap->reserve;
5344
5345         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5346                 /*
5347                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5348                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5349                  */
5350                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5351                         goto not_early;
5352
5353                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5354 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5355                         /*
5356                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5357                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5358                          * on our next iteration of the loop.
5359                          */
5360                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5361 #endif
5362                         continue;
5363                 }
5364                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5365                         continue;
5366                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5367                         break;
5368
5369 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5370                 /*
5371                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5372                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5373                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5374                  */
5375                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5376                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5377                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5378                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5379                                                 break;
5380                                 r = tmp;
5381                         }
5382                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5383                             memblock_is_mirror(r)) {
5384                                 /* already initialized as NORMAL */
5385                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5386                                 continue;
5387                         }
5388                 }
5389 #endif
5390
5391 not_early:
5392                 /*
5393                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5394                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5395                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5396                  * the address space during boot when many long-lived
5397                  * kernel allocations are made.
5398                  *
5399                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5400                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5401                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5402                  * pfn out of zone.
5403                  *
5404                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5405                  * because this is done early in sparse_add_one_section
5406                  */
5407                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5408                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5409
5410                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid,
5411                                         context != MEMMAP_HOTPLUG);
5412                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5413                         cond_resched();
5414                 } else {
5415                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid,
5416                                         context != MEMMAP_HOTPLUG);
5417                 }
5418         }
5419 }
5420
5421 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5422 {
5423         unsigned int order, t;
5424         for_each_migratetype_order(order, t) {
5425                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5426                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5427         }
5428 }
5429
5430 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5431 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5432         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY, NULL)
5433 #endif
5434
5435 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5436 {
5437 #ifdef CONFIG_MMU
5438         int batch;
5439
5440         /*
5441          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5442          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5443          *
5444          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5445          */
5446         batch = zone->managed_pages / 1024;
5447         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5448                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5449         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5450         if (batch < 1)
5451                 batch = 1;
5452
5453         /*
5454          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5455          * of 2 value was found to be more likely to have
5456          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5457          *
5458          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5459          * batches of pages, one task can end up with a lot
5460          * of pages of one half of the possible page colors
5461          * and the other with pages of the other colors.
5462          */
5463         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5464
5465         return batch;
5466
5467 #else
5468         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5469          * conditions.
5470          *
5471          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5472          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5473          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5474          *
5475          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5476          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5477          * can be a significant delay between the individual batches being
5478          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5479          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5480          */
5481         return 0;
5482 #endif
5483 }
5484
5485 /*
5486  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5487  * ->batch must never be higher then ->high.
5488  * The following function updates them in a safe manner without read side
5489  * locking.
5490  *
5491  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5492  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5493  *
5494  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5495  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5496  * exist).
5497  */
5498 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5499                 unsigned long batch)
5500 {
5501        /* start with a fail safe value for batch */
5502         pcp->batch = 1;
5503         smp_wmb();
5504
5505        /* Update high, then batch, in order */
5506         pcp->high = high;
5507         smp_wmb();
5508
5509         pcp->batch = batch;
5510 }
5511
5512 /* a companion to pageset_set_high() */
5513 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5514 {
5515         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5516 }
5517
5518 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5519 {
5520         struct per_cpu_pages *pcp;
5521         int migratetype;
5522
5523         memset(p, 0, sizeof(*p));
5524
5525         pcp = &p->pcp;
5526         pcp->count = 0;
5527         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5528                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5529 }
5530
5531 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5532 {
5533         pageset_init(p);
5534         pageset_set_batch(p, batch);
5535 }
5536
5537 /*
5538  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5539  * to the value high for the pageset p.
5540  */
5541 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5542                                 unsigned long high)
5543 {
5544         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5545         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5546                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5547
5548         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5549 }
5550
5551 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5552                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5553 {
5554         if (percpu_pagelist_fraction)
5555                 pageset_set_high(pcp,
5556                         (zone->managed_pages /
5557                                 percpu_pagelist_fraction));
5558         else
5559                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5560 }
5561
5562 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5563 {
5564         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5565
5566         pageset_init(pcp);
5567         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5568 }
5569
5570 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5571 {
5572         int cpu;
5573         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5574         for_each_possible_cpu(cpu)
5575                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5576 }
5577
5578 /*
5579  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5580  * Before this call only boot pagesets were available.
5581  */
5582 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5583 {
5584         struct pglist_data *pgdat;
5585         struct zone *zone;
5586
5587         for_each_populated_zone(zone)
5588                 setup_zone_pageset(zone);
5589
5590         for_each_online_pgdat(pgdat)
5591                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5592                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5593 }
5594
5595 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5596 {
5597         /*
5598          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5599          * relies on the ability of the linker to provide the
5600          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5601          */
5602         zone->pageset = &boot_pageset;
5603
5604         if (populated_zone(zone))
5605                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5606                         zone->name, zone->present_pages,
5607                                          zone_batchsize(zone));
5608 }
5609
5610 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5611                                         unsigned long zone_start_pfn,
5612                                         unsigned long size)
5613 {
5614         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5615
5616         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5617
5618         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5619
5620         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5621                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5622                         pgdat->node_id,
5623                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5624                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5625
5626         zone_init_free_lists(zone);
5627         zone->initialized = 1;
5628 }
5629
5630 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5631 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5632
5633 /*
5634  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5635  */
5636 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5637                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5638 {
5639         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5640         int nid;
5641
5642         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5643                 return state->last_nid;
5644
5645         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5646         if (nid != -1) {
5647                 state->last_start = start_pfn;
5648                 state->last_end = end_pfn;
5649                 state->last_nid = nid;
5650         }
5651
5652         return nid;
5653 }
5654 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5655
5656 /**
5657  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5658  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5659  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5660  *
5661  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5662  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5663  * memblock_free_early_nid() manually.
5664  */
5665 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5666 {
5667         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5668         int i, this_nid;
5669
5670         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5671                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5672                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5673
5674                 if (start_pfn < end_pfn)
5675                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5676                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5677                                         this_nid);
5678         }
5679 }
5680
5681 /**
5682  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5683  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5684  *
5685  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5686  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5687  */
5688 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5689 {
5690         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5691         int i, this_nid;
5692
5693         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5694                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5695 }
5696
5697 /**
5698  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5699  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5700  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5701  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5702  *
5703  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5704  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5705  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5706  * PFNs will be 0.
5707  */
5708 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5709                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5710 {
5711         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5712         int i;
5713
5714         *start_pfn = -1UL;
5715         *end_pfn = 0;
5716
5717         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5718                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5719                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5720         }
5721
5722         if (*start_pfn == -1UL)
5723                 *start_pfn = 0;
5724 }
5725
5726 /*
5727  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5728  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5729  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5730  */
5731 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5732 {
5733         int zone_index;
5734         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5735                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5736                         continue;
5737
5738                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5739                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5740                         break;
5741         }
5742
5743         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5744         movable_zone = zone_index;
5745 }
5746
5747 /*
5748  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5749  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5750  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5751  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5752  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5753  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5754  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5755  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5756  */
5757 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5758                                         unsigned long zone_type,
5759                                         unsigned long node_start_pfn,
5760                                         unsigned long node_end_pfn,
5761                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5762                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5763 {
5764         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5765         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5766                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5767                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5768                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5769                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5770                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5771
5772                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5773                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5774                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5775                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5776                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5777
5778                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5779                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5780                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5781         }
5782 }
5783
5784 /*
5785  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5786  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5787  */
5788 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5789                                         unsigned long zone_type,
5790                                         unsigned long node_start_pfn,
5791                                         unsigned long node_end_pfn,
5792                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5793                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5794                                         unsigned long *ignored)
5795 {
5796         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5797         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5798                 return 0;
5799
5800         /* Get the start and end of the zone */
5801         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5802         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5803         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5804                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5805                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5806
5807         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5808         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5809                 return 0;
5810
5811         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5812         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5813         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5814
5815         /* Return the spanned pages */
5816         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5817 }
5818
5819 /*
5820  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5821  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5822  */
5823 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5824                                 unsigned long range_start_pfn,
5825                                 unsigned long range_end_pfn)
5826 {
5827         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5828         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5829         int i;
5830
5831         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5832                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5833                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5834                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5835         }
5836         return nr_absent;
5837 }
5838
5839 /**
5840  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5841  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5842  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5843  *
5844  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5845  */
5846 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5847                                                         unsigned long end_pfn)
5848 {
5849         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5850 }
5851
5852 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5853 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5854                                         unsigned long zone_type,
5855                                         unsigned long node_start_pfn,
5856                                         unsigned long node_end_pfn,
5857                                         unsigned long *ignored)
5858 {
5859         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5860         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5861         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5862         unsigned long nr_absent;
5863
5864         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5865         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5866                 return 0;
5867
5868         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5869         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5870
5871         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5872                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5873                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5874         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5875
5876         /*
5877          * ZONE_MOVABLE handling.
5878          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5879          * and vice versa.
5880          */
5881         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5882                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5883                 struct memblock_region *r;
5884
5885                 for_each_memblock(memory, r) {
5886                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5887                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5888                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5889                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5890
5891                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5892                             memblock_is_mirror(r))
5893                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5894
5895                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5896                             !memblock_is_mirror(r))
5897                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5898                 }
5899         }
5900
5901         return nr_absent;
5902 }
5903
5904 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5905 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5906                                         unsigned long zone_type,
5907                                         unsigned long node_start_pfn,
5908                                         unsigned long node_end_pfn,
5909                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5910                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5911                                         unsigned long *zones_size)
5912 {
5913         unsigned int zone;
5914
5915         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5916         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5917                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5918
5919         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5920
5921         return zones_size[zone_type];
5922 }
5923
5924 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5925                                                 unsigned long zone_type,
5926                                                 unsigned long node_start_pfn,
5927                                                 unsigned long node_end_pfn,
5928                                                 unsigned long *zholes_size)
5929 {
5930         if (!zholes_size)
5931                 return 0;
5932
5933         return zholes_size[zone_type];
5934 }
5935
5936 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5937
5938 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5939                                                 unsigned long node_start_pfn,
5940                                                 unsigned long node_end_pfn,
5941                                                 unsigned long *zones_size,
5942                                                 unsigned long *zholes_size)
5943 {
5944         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5945         enum zone_type i;
5946
5947         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5948                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5949                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5950                 unsigned long size, real_size;
5951
5952                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5953                                                   node_start_pfn,
5954                                                   node_end_pfn,
5955                                                   &zone_start_pfn,
5956                                                   &zone_end_pfn,
5957                                                   zones_size);
5958                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5959                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5960                                                   zholes_size);
5961                 if (size)
5962                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5963                 else
5964                         zone->zone_start_pfn = 0;
5965                 zone->spanned_pages = size;
5966                 zone->present_pages = real_size;
5967
5968                 totalpages += size;
5969                 realtotalpages += real_size;
5970         }
5971
5972         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5973         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5974         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5975                                                         realtotalpages);
5976 }
5977
5978 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5979 /*
5980  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5981  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5982  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5983  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5984  * bytes.
5985  */
5986 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5987 {
5988         unsigned long usemapsize;
5989
5990         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5991         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5992         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5993         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5994         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5995
5996         return usemapsize / 8;
5997 }
5998
5999 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6000                                 struct zone *zone,
6001                                 unsigned long zone_start_pfn,
6002                                 unsigned long zonesize)
6003 {
6004         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6005         zone->pageblock_flags = NULL;
6006         if (usemapsize)
6007                 zone->pageblock_flags =
6008                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6009                                                          pgdat->node_id);
6010 }
6011 #else
6012 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6013                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6014 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6015
6016 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6017
6018 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6019 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6020 {
6021         unsigned int order;
6022
6023         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6024         if (pageblock_order)
6025                 return;
6026
6027         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6028                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6029         else
6030                 order = MAX_ORDER - 1;
6031
6032         /*
6033          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6034          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6035          * powerpc.
6036          */
6037         pageblock_order = order;
6038 }
6039 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6040
6041 /*
6042  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6043  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6044  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6045  * the kernel config
6046  */
6047 void __paginginit set_pageblock_order(void)
6048 {
6049 }
6050
6051 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6052
6053 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6054                                                    unsigned long present_pages)
6055 {
6056         unsigned long pages = spanned_pages;
6057
6058         /*
6059          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6060          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6061          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6062          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6063          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6064          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6065          */
6066         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6067             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6068                 pages = present_pages;
6069
6070         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6071 }
6072
6073 /*
6074  * Set up the zone data structures:
6075  *   - mark all pages reserved
6076  *   - mark all memory queues empty
6077  *   - clear the memory bitmaps
6078  *
6079  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6080  */
6081 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6082 {
6083         enum zone_type j;
6084         int nid = pgdat->node_id;
6085
6086         pgdat_resize_init(pgdat);
6087 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6088         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6089         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6090         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6091 #endif
6092 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6093         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6094         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6095         pgdat->split_queue_len = 0;
6096 #endif
6097         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6098         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6099 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6100         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6101 #endif
6102         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6103         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6104         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6105
6106         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6107
6108         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6109                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6110                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6111                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6112
6113                 size = zone->spanned_pages;
6114                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6115
6116                 /*
6117                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6118                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6119                  * and per-cpu initialisations
6120                  */
6121                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6122                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6123                         if (freesize >= memmap_pages) {
6124                                 freesize -= memmap_pages;
6125                                 if (memmap_pages)
6126                                         printk(KERN_DEBUG
6127                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6128                                                zone_names[j], memmap_pages);
6129                         } else
6130                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6131                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6132                 }
6133
6134                 /* Account for reserved pages */
6135                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6136                         freesize -= dma_reserve;
6137                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6138                                         zone_names[0], dma_reserve);
6139                 }
6140
6141                 if (!is_highmem_idx(j))
6142                         nr_kernel_pages += freesize;
6143                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6144                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6145                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6146                 nr_all_pages += freesize;
6147
6148                 /*
6149                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6150                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6151                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6152                  */
6153                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6154 #ifdef CONFIG_NUMA
6155                 zone->node = nid;
6156 #endif
6157                 zone->name = zone_names[j];
6158                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6159                 spin_lock_init(&zone->lock);
6160                 zone_seqlock_init(zone);
6161                 zone_pcp_init(zone);
6162
6163                 if (!size)
6164                         continue;
6165
6166                 set_pageblock_order();
6167                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6168                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6169                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6170         }
6171 }
6172
6173 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6174 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6175 {
6176         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6177         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6178
6179         /* Skip empty nodes */
6180         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6181                 return;
6182
6183         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6184         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6185         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6186         if (!pgdat->node_mem_map) {
6187                 unsigned long size, end;
6188                 struct page *map;
6189
6190                 /*
6191                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6192                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6193                  * for the buddy allocator to function correctly.
6194                  */
6195                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6196                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6197                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6198                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6199                 if (!map)
6200                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6201                                                                pgdat->node_id);
6202                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6203         }
6204         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6205                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6206                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6207 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6208         /*
6209          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6210          */
6211         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6212                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6213 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6214                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6215                         mem_map -= offset;
6216 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6217         }
6218 #endif
6219 }
6220 #else
6221 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6222 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6223
6224 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6225                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6226 {
6227         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6228         unsigned long start_pfn = 0;
6229         unsigned long end_pfn = 0;
6230
6231         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6232         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6233
6234         pgdat->node_id = nid;
6235         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6236         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6237 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6238         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6239         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6240                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6241                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6242 #else
6243         start_pfn = node_start_pfn;
6244 #endif
6245         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6246                                   zones_size, zholes_size);
6247
6248         alloc_node_mem_map(pgdat);
6249
6250         reset_deferred_meminit(pgdat);
6251         free_area_init_core(pgdat);
6252 }
6253
6254 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
6255 /*
6256  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6257  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6258  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6259  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6260  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6261  */
6262 void __paginginit zero_resv_unavail(void)
6263 {
6264         phys_addr_t start, end;
6265         unsigned long pfn;
6266         u64 i, pgcnt;
6267
6268         /*
6269          * Loop through ranges that are reserved, but do not have reported
6270          * physical memory backing.
6271          */
6272         pgcnt = 0;
6273         for_each_resv_unavail_range(i, &start, &end) {
6274                 for (pfn = PFN_DOWN(start); pfn < PFN_UP(end); pfn++) {
6275                         if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)))
6276                                 continue;
6277                         mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6278                         pgcnt++;
6279                 }
6280         }
6281
6282         /*
6283          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6284          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6285          * Once memblock is changed so such behaviour is not allowed: i.e.
6286          * list of "reserved" memory must be a subset of list of "memory", then
6287          * this code can be removed.
6288          */
6289         if (pgcnt)
6290                 pr_info("Reserved but unavailable: %lld pages", pgcnt);
6291 }
6292 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK */
6293
6294 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6295
6296 #if MAX_NUMNODES > 1
6297 /*
6298  * Figure out the number of possible node ids.
6299  */
6300 void __init setup_nr_node_ids(void)
6301 {
6302         unsigned int highest;
6303
6304         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6305         nr_node_ids = highest + 1;
6306 }
6307 #endif
6308
6309 /**
6310  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6311  *
6312  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6313  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6314  * all the nodes.
6315  *
6316  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6317  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6318  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6319  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6320  *
6321  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6322  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6323  * populated node map.
6324  *
6325  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6326  * requirement (single node).
6327  */
6328 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6329 {
6330         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6331         unsigned long start, end, mask;
6332         int last_nid = -1;
6333         int i, nid;
6334
6335         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6336                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6337                         last_nid = nid;
6338                         last_end = end;
6339                         continue;
6340                 }
6341
6342                 /*
6343                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6344                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6345                  * too coarse to separate the current node from the last.
6346                  */
6347                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6348                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6349                         mask <<= 1;
6350
6351                 /* accumulate all internode masks */
6352                 accl_mask |= mask;
6353         }
6354
6355         /* convert mask to number of pages */
6356         return ~accl_mask + 1;
6357 }
6358
6359 /* Find the lowest pfn for a node */
6360 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6361 {
6362         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6363         unsigned long start_pfn;
6364         int i;
6365
6366         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6367                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6368
6369         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6370                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6371                 return 0;
6372         }
6373
6374         return min_pfn;
6375 }
6376
6377 /**
6378  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6379  *
6380  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6381  * memblock_set_node().
6382  */
6383 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6384 {
6385         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6386 }
6387
6388 /*
6389  * early_calculate_totalpages()
6390  * Sum pages in active regions for movable zone.
6391  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6392  */
6393 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6394 {
6395         unsigned long totalpages = 0;
6396         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6397         int i, nid;
6398
6399         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6400                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6401
6402                 totalpages += pages;
6403                 if (pages)
6404                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6405         }
6406         return totalpages;
6407 }
6408
6409 /*
6410  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6411  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6412  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6413  * others
6414  */
6415 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6416 {
6417         int i, nid;
6418         unsigned long usable_startpfn;
6419         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6420         /* save the state before borrow the nodemask */
6421         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6422         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6423         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6424         struct memblock_region *r;
6425
6426         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6427         find_usable_zone_for_movable();
6428
6429         /*
6430          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6431          * options.
6432          */
6433         if (movable_node_is_enabled()) {
6434                 for_each_memblock(memory, r) {
6435                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6436                                 continue;
6437
6438                         nid = r->nid;
6439
6440                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6441                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6442                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6443                                 usable_startpfn;
6444                 }
6445
6446                 goto out2;
6447         }
6448
6449         /*
6450          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6451          */
6452         if (mirrored_kernelcore) {
6453                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6454
6455                 for_each_memblock(memory, r) {
6456                         if (memblock_is_mirror(r))
6457                                 continue;
6458
6459                         nid = r->nid;
6460
6461                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6462
6463                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6464                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6465                                 continue;
6466                         }
6467
6468                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6469                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6470                                 usable_startpfn;
6471                 }
6472
6473                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6474                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6475
6476                 goto out2;
6477         }
6478
6479         /*
6480          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6481          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6482          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6483          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6484          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6485          * what movablecore would have allowed.
6486          */
6487         if (required_movablecore) {
6488                 unsigned long corepages;
6489
6490                 /*
6491                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6492                  * was requested by the user
6493                  */
6494                 required_movablecore =
6495                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6496                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6497                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6498
6499                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6500         }
6501
6502         /*
6503          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6504          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6505          */
6506         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6507                 goto out;
6508
6509         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6510         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6511
6512 restart:
6513         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6514         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6515         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6516                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6517
6518                 /*
6519                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6520                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6521                  * amount of memory for the kernel
6522                  */
6523                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6524                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6525
6526                 /*
6527                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6528                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6529                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6530                  */
6531                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6532
6533                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6534                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6535                         unsigned long size_pages;
6536
6537                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6538                         if (start_pfn >= end_pfn)
6539                                 continue;
6540
6541                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6542                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6543                                 unsigned long kernel_pages;
6544                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6545                                                                 - start_pfn;
6546
6547                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6548                                                         kernelcore_remaining);
6549                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6550                                                         required_kernelcore);
6551
6552                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6553                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6554
6555                                         /*
6556                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6557                                          * that if we have to rebalance
6558                                          * kernelcore across nodes, we will
6559                                          * not double account here
6560                                          */
6561                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6562                                         continue;
6563                                 }
6564                                 start_pfn = usable_startpfn;
6565                         }
6566
6567                         /*
6568                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6569                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6570                          * number of pages used as kernelcore
6571                          */
6572                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6573                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6574                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6575                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6576
6577                         /*
6578                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6579                          * break if the kernelcore for this node has been
6580                          * satisfied
6581                          */
6582                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6583                                                                 size_pages);
6584                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6585                         if (!kernelcore_remaining)
6586                                 break;
6587                 }
6588         }
6589
6590         /*
6591          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6592          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6593          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6594          * satisfied
6595          */
6596         usable_nodes--;
6597         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6598                 goto restart;
6599
6600 out2:
6601         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6602         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6603                 zone_movable_pfn[nid] =
6604                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6605
6606 out:
6607         /* restore the node_state */
6608         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6609 }
6610
6611 /* Any regular or high memory on that node ? */
6612 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6613 {
6614         enum zone_type zone_type;
6615
6616         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6617                 return;
6618
6619         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6620                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6621                 if (populated_zone(zone)) {
6622                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6623                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6624                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6625                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6626                         break;
6627                 }
6628         }
6629 }
6630
6631 /**
6632  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6633  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6634  *
6635  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6636  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6637  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6638  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6639  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6640  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6641  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6642  * at arch_max_dma_pfn.
6643  */
6644 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6645 {
6646         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6647         int i, nid;
6648
6649         /* Record where the zone boundaries are */
6650         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6651                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6652         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6653                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6654
6655         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6656
6657         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6658                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6659                         continue;
6660
6661                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6662                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6663                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6664
6665                 start_pfn = end_pfn;
6666         }
6667
6668         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6669         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6670         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6671
6672         /* Print out the zone ranges */
6673         pr_info("Zone ranges:\n");
6674         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6675                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6676                         continue;
6677                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6678                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6679                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6680                         pr_cont("empty\n");
6681                 else
6682                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6683                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6684                                         << PAGE_SHIFT,
6685                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6686                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6687         }
6688
6689         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6690         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6691         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6692                 if (zone_movable_pfn[i])
6693                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6694                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6695         }
6696
6697         /* Print out the early node map */
6698         pr_info("Early memory node ranges\n");
6699         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6700                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6701                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6702                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6703
6704         /* Initialise every node */
6705         mminit_verify_pageflags_layout();
6706         setup_nr_node_ids();
6707         for_each_online_node(nid) {
6708                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6709                 free_area_init_node(nid, NULL,
6710                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6711
6712                 /* Any memory on that node */
6713                 if (pgdat->node_present_pages)
6714                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6715                 check_for_memory(pgdat, nid);
6716         }
6717         zero_resv_unavail();
6718 }
6719
6720 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6721 {
6722         unsigned long long coremem;
6723         if (!p)
6724                 return -EINVAL;
6725
6726         coremem = memparse(p, &p);
6727         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6728
6729         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6730         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6731
6732         return 0;
6733 }
6734
6735 /*
6736  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6737  * cannot be reclaimed or migrated.
6738  */
6739 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6740 {
6741         /* parse kernelcore=mirror */
6742         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6743                 mirrored_kernelcore = true;
6744                 return 0;
6745         }
6746
6747         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6748 }
6749
6750 /*
6751  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6752  * can be reclaimed or migrated.
6753  */
6754 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6755 {
6756         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6757 }
6758
6759 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6760 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6761
6762 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6763
6764 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6765 {
6766         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6767         page_zone(page)->managed_pages += count;
6768         totalram_pages += count;
6769 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6770         if (PageHighMem(page))
6771                 totalhigh_pages += count;
6772 #endif
6773         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6774 }
6775 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6776
6777 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6778 {
6779         void *pos;
6780         unsigned long pages = 0;
6781
6782         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6783         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6784         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6785                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6786                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6787                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6788         }
6789
6790         if (pages && s)
6791                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6792                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6793
6794         return pages;
6795 }
6796 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6797
6798 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6799 void free_highmem_page(struct page *page)
6800 {
6801         __free_reserved_page(page);
6802         totalram_pages++;
6803         page_zone(page)->managed_pages++;
6804         totalhigh_pages++;
6805 }
6806 #endif
6807
6808
6809 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6810 {
6811         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6812         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6813
6814         physpages = get_num_physpages();
6815         codesize = _etext - _stext;
6816         datasize = _edata - _sdata;
6817         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6818         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6819         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6820         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6821
6822         /*
6823          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6824          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6825          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6826          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6827          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6828          */
6829 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6830         do { \
6831                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6832                         size -= adj; \
6833         } while (0)
6834
6835         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6836                      _sinittext, init_code_size);
6837         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6838         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6839         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6840         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6841
6842 #undef  adj_init_size
6843
6844         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6845 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6846                 ", %luK highmem"
6847 #endif
6848                 "%s%s)\n",
6849                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6850                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6851                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6852                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6853                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6854                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6855 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6856                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6857 #endif
6858                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6859 }
6860
6861 /**
6862  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6863  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6864  *
6865  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6866  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6867  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6868  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6869  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6870  * smaller per-cpu batchsize.
6871  */
6872 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6873 {
6874         dma_reserve = new_dma_reserve;
6875 }
6876
6877 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6878 {
6879         free_area_init_node(0, zones_size,
6880                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6881         zero_resv_unavail();
6882 }
6883
6884 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6885 {
6886
6887         lru_add_drain_cpu(cpu);
6888         drain_pages(cpu);
6889
6890         /*
6891          * Spill the event counters of the dead processor
6892          * into the current processors event counters.
6893          * This artificially elevates the count of the current
6894          * processor.
6895          */
6896         vm_events_fold_cpu(cpu);
6897
6898         /*
6899          * Zero the differential counters of the dead processor
6900          * so that the vm statistics are consistent.
6901          *
6902          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6903          * race with what we are doing.
6904          */
6905         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6906         return 0;
6907 }
6908
6909 void __init page_alloc_init(void)
6910 {
6911         int ret;
6912
6913         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6914                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6915                                         page_alloc_cpu_dead);
6916         WARN_ON(ret < 0);
6917 }
6918
6919 /*
6920  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6921  *      or min_free_kbytes changes.
6922  */
6923 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6924 {
6925         struct pglist_data *pgdat;
6926         unsigned long reserve_pages = 0;
6927         enum zone_type i, j;
6928
6929         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6930
6931                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6932
6933                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6934                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6935                         long max = 0;
6936
6937                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6938                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6939                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6940                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6941                         }
6942
6943                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6944                         max += high_wmark_pages(zone);
6945
6946                         if (max > zone->managed_pages)
6947                                 max = zone->managed_pages;
6948
6949                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6950
6951                         reserve_pages += max;
6952                 }
6953         }
6954         totalreserve_pages = reserve_pages;
6955 }
6956
6957 /*
6958  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6959  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6960  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6961  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6962  */
6963 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6964 {
6965         struct pglist_data *pgdat;
6966         enum zone_type j, idx;
6967
6968         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6969                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6970                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6971                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6972
6973                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6974
6975                         idx = j;
6976                         while (idx) {
6977                                 struct zone *lower_zone;
6978
6979                                 idx--;
6980
6981                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6982                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6983
6984                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6985                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6986                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6987                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6988                         }
6989                 }
6990         }
6991
6992         /* update totalreserve_pages */
6993         calculate_totalreserve_pages();
6994 }
6995
6996 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6997 {
6998         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6999         unsigned long lowmem_pages = 0;
7000         struct zone *zone;
7001         unsigned long flags;
7002
7003         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7004         for_each_zone(zone) {
7005                 if (!is_highmem(zone))
7006                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
7007         }
7008
7009         for_each_zone(zone) {
7010                 u64 tmp;
7011
7012                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7013                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
7014                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7015                 if (is_highmem(zone)) {
7016                         /*
7017                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7018                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7019                          * value here.
7020                          *
7021                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7022                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
7023                          * not be capped for highmem.
7024                          */
7025                         unsigned long min_pages;
7026
7027                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
7028                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7029                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7030                 } else {
7031                         /*
7032                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7033                          * proportionate to the zone's size.
7034                          */
7035                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7036                 }
7037
7038                 /*
7039                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7040                  * scale factor in proportion to available memory, but
7041                  * ensure a minimum size on small systems.
7042                  */
7043                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7044                             mult_frac(zone->managed_pages,
7045                                       watermark_scale_factor, 10000));
7046
7047                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7048                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7049
7050                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7051         }
7052
7053         /* update totalreserve_pages */
7054         calculate_totalreserve_pages();
7055 }
7056
7057 /**
7058  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7059  * or when memory is hot-{added|removed}
7060  *
7061  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7062  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7063  */
7064 void setup_per_zone_wmarks(void)
7065 {
7066         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7067
7068         spin_lock(&lock);
7069         __setup_per_zone_wmarks();
7070         spin_unlock(&lock);
7071 }
7072
7073 /*
7074  * Initialise min_free_kbytes.
7075  *
7076  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7077  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7078  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7079  *
7080  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7081  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7082  *
7083  * which yields
7084  *
7085  * 16MB:        512k
7086  * 32MB:        724k
7087  * 64MB:        1024k
7088  * 128MB:       1448k
7089  * 256MB:       2048k
7090  * 512MB:       2896k
7091  * 1024MB:      4096k
7092  * 2048MB:      5792k
7093  * 4096MB:      8192k
7094  * 8192MB:      11584k
7095  * 16384MB:     16384k
7096  */
7097 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7098 {
7099         unsigned long lowmem_kbytes;
7100         int new_min_free_kbytes;
7101
7102         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7103         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7104
7105         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7106                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7107                 if (min_free_kbytes < 128)
7108                         min_free_kbytes = 128;
7109                 if (min_free_kbytes > 65536)
7110                         min_free_kbytes = 65536;
7111         } else {
7112                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7113                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7114         }
7115         setup_per_zone_wmarks();
7116         refresh_zone_stat_thresholds();
7117         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7118
7119 #ifdef CONFIG_NUMA
7120         setup_min_unmapped_ratio();
7121         setup_min_slab_ratio();
7122 #endif
7123
7124         return 0;
7125 }
7126 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7127
7128 /*
7129  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7130  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7131  *      changes.
7132  */
7133 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7134         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7135 {
7136         int rc;
7137
7138         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7139         if (rc)
7140                 return rc;
7141
7142         if (write) {
7143                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7144                 setup_per_zone_wmarks();
7145         }
7146         return 0;
7147 }
7148
7149 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7150         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7151 {
7152         int rc;
7153
7154         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7155         if (rc)
7156                 return rc;
7157
7158         if (write)
7159                 setup_per_zone_wmarks();
7160
7161         return 0;
7162 }
7163
7164 #ifdef CONFIG_NUMA
7165 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7166 {
7167         pg_data_t *pgdat;
7168         struct zone *zone;
7169
7170         for_each_online_pgdat(pgdat)
7171                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7172
7173         for_each_zone(zone)
7174                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7175                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7176 }
7177
7178
7179 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7180         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7181 {
7182         int rc;
7183
7184         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7185         if (rc)
7186                 return rc;
7187
7188         setup_min_unmapped_ratio();
7189
7190         return 0;
7191 }
7192
7193 static void setup_min_slab_ratio(void)
7194 {
7195         pg_data_t *pgdat;
7196         struct zone *zone;
7197
7198         for_each_online_pgdat(pgdat)
7199                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7200
7201         for_each_zone(zone)
7202                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7203                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7204 }
7205
7206 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7207         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7208 {
7209         int rc;
7210
7211         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7212         if (rc)
7213                 return rc;
7214
7215         setup_min_slab_ratio();
7216
7217         return 0;
7218 }
7219 #endif
7220
7221 /*
7222  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7223  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7224  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7225  *
7226  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7227  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7228  * if in function of the boot time zone sizes.
7229  */
7230 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7231         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7232 {
7233         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7234         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7235         return 0;
7236 }
7237
7238 /*
7239  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7240  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7241  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7242  */
7243 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7244         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7245 {
7246         struct zone *zone;
7247         int old_percpu_pagelist_fraction;
7248         int ret;
7249
7250         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7251         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7252
7253         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7254         if (!write || ret < 0)
7255                 goto out;
7256
7257         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7258         if (percpu_pagelist_fraction &&
7259             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7260                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7261                 ret = -EINVAL;
7262                 goto out;
7263         }
7264
7265         /* No change? */
7266         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7267                 goto out;
7268
7269         for_each_populated_zone(zone) {
7270                 unsigned int cpu;
7271
7272                 for_each_possible_cpu(cpu)
7273                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7274                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7275         }
7276 out:
7277         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7278         return ret;
7279 }
7280
7281 #ifdef CONFIG_NUMA
7282 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7283
7284 static int __init set_hashdist(char *str)
7285 {
7286         if (!str)
7287                 return 0;
7288         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7289         return 1;
7290 }
7291 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7292 #endif
7293
7294 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7295 /*
7296  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7297  * is not known to alloc_large_system_hash().
7298  */
7299 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7300 {
7301         return 0;
7302 }
7303 #endif
7304
7305 /*
7306  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7307  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7308  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7309  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7310  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7311  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7312  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7313  */
7314 #if __BITS_PER_LONG > 32
7315 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7316 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7317 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7318 #endif
7319
7320 /*
7321  * allocate a large system hash table from bootmem
7322  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7323  *   quantity of entries
7324  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7325  */
7326 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7327                                      unsigned long bucketsize,
7328                                      unsigned long numentries,
7329                                      int scale,
7330                                      int flags,
7331                                      unsigned int *_hash_shift,
7332                                      unsigned int *_hash_mask,
7333                                      unsigned long low_limit,
7334                                      unsigned long high_limit)
7335 {
7336         unsigned long long max = high_limit;
7337         unsigned long log2qty, size;
7338         void *table = NULL;
7339         gfp_t gfp_flags;
7340
7341         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7342         if (!numentries) {
7343                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7344                 numentries = nr_kernel_pages;
7345                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7346
7347                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7348                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7349                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7350
7351 #if __BITS_PER_LONG > 32
7352                 if (!high_limit) {
7353                         unsigned long adapt;
7354
7355                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7356                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7357                                 scale++;
7358                 }
7359 #endif
7360
7361                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7362                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7363                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7364                 else
7365                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7366
7367                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7368                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7369                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7370                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7371                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7372                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7373                                 BUG_ON(!numentries);
7374                         }
7375                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7376                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7377         }
7378         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7379
7380         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7381         if (max == 0) {
7382                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7383                 do_div(max, bucketsize);
7384         }
7385         max = min(max, 0x80000000ULL);
7386
7387         if (numentries < low_limit)
7388                 numentries = low_limit;
7389         if (numentries > max)
7390                 numentries = max;
7391
7392         log2qty = ilog2(numentries);
7393
7394         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7395         do {
7396                 size = bucketsize << log2qty;
7397                 if (flags & HASH_EARLY) {
7398                         if (flags & HASH_ZERO)
7399                                 table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7400                         else
7401                                 table = memblock_virt_alloc_raw(size, 0);
7402                 } else if (hashdist) {
7403                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7404                 } else {
7405                         /*
7406                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7407                          * some pages at the end of hash table which
7408                          * alloc_pages_exact() automatically does
7409                          */
7410                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7411                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7412                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7413                         }
7414                 }
7415         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7416
7417         if (!table)
7418                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7419
7420         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7421                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7422
7423         if (_hash_shift)
7424                 *_hash_shift = log2qty;
7425         if (_hash_mask)
7426                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7427
7428         return table;
7429 }
7430
7431 /*
7432  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7433  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7434  *
7435  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7436  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7437  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7438  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7439  */
7440 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7441                          int migratetype,
7442                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7443 {
7444         unsigned long pfn, iter, found;
7445
7446         /*
7447          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7448          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7449          */
7450         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7451                 return false;
7452
7453         /*
7454          * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark isolate
7455          * CMA pageblocks even when they are not movable in fact so consider
7456          * them movable here.
7457          */
7458         if (is_migrate_cma(migratetype) &&
7459                         is_migrate_cma(get_pageblock_migratetype(page)))
7460                 return false;
7461
7462         pfn = page_to_pfn(page);
7463         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7464                 unsigned long check = pfn + iter;
7465
7466                 if (!pfn_valid_within(check))
7467                         continue;
7468
7469                 page = pfn_to_page(check);
7470
7471                 if (PageReserved(page))
7472                         return true;
7473
7474                 /*
7475                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7476                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7477                  * handle each tail page individually in migration.
7478                  */
7479                 if (PageHuge(page)) {
7480                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7481                         continue;
7482                 }
7483
7484                 /*
7485                  * We can't use page_count without pin a page
7486                  * because another CPU can free compound page.
7487                  * This check already skips compound tails of THP
7488                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7489                  */
7490                 if (!page_ref_count(page)) {
7491                         if (PageBuddy(page))
7492                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7493                         continue;
7494                 }
7495
7496                 /*
7497                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7498                  * page_count() is not 0.
7499                  */
7500                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7501                         continue;
7502
7503                 if (__PageMovable(page))
7504                         continue;
7505
7506                 if (!PageLRU(page))
7507                         found++;
7508                 /*
7509                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7510                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7511                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7512                  */
7513                 /*
7514                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7515                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7516                  *
7517                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7518                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7519                  * page at boot.
7520                  */
7521                 if (found > count)
7522                         return true;
7523         }
7524         return false;
7525 }
7526
7527 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7528 {
7529         struct zone *zone;
7530         unsigned long pfn;
7531
7532         /*
7533          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7534          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7535          * the zone but still within the section.
7536          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7537          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7538          */
7539         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7540                 return false;
7541
7542         zone = page_zone(page);
7543         pfn = page_to_pfn(page);
7544         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7545                 return false;
7546
7547         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, MIGRATE_MOVABLE, true);
7548 }
7549
7550 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7551
7552 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7553 {
7554         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7555                              pageblock_nr_pages) - 1);
7556 }
7557
7558 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7559 {
7560         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7561                                 pageblock_nr_pages));
7562 }
7563
7564 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7565 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7566                                         unsigned long start, unsigned long end)
7567 {
7568         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7569         unsigned long nr_reclaimed;
7570         unsigned long pfn = start;
7571         unsigned int tries = 0;
7572         int ret = 0;
7573
7574         migrate_prep();
7575
7576         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7577                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7578                         ret = -EINTR;
7579                         break;
7580                 }
7581
7582                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7583                         cc->nr_migratepages = 0;
7584                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7585                         if (!pfn) {
7586                                 ret = -EINTR;
7587                                 break;
7588                         }
7589                         tries = 0;
7590                 } else if (++tries == 5) {
7591                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7592                         break;
7593                 }
7594
7595                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7596                                                         &cc->migratepages);
7597                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7598
7599                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7600                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7601         }
7602         if (ret < 0) {
7603                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7604                 return ret;
7605         }
7606         return 0;
7607 }
7608
7609 /**
7610  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7611  * @start:      start PFN to allocate
7612  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7613  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7614  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7615  *                      in range must have the same migratetype and it must
7616  *                      be either of the two.
7617  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7618  *
7619  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7620  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7621  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7622  * pages fall in.
7623  *
7624  * The PFN range must belong to a single zone.
7625  *
7626  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7627  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7628  * need to be freed with free_contig_range().
7629  */
7630 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7631                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7632 {
7633         unsigned long outer_start, outer_end;
7634         unsigned int order;
7635         int ret = 0;
7636
7637         struct compact_control cc = {
7638                 .nr_migratepages = 0,
7639                 .order = -1,
7640                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7641                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7642                 .ignore_skip_hint = true,
7643                 .no_set_skip_hint = true,
7644                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7645         };
7646         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7647
7648         /*
7649          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7650          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7651          * have different sizes, and due to the way page allocator
7652          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7653          * that page allocator won't try to merge buddies from
7654          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7655          * other migration type.
7656          *
7657          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7658          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7659          * we are interested in).  This will put all the pages in
7660          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7661          *
7662          * When this is done, we take the pages in range from page
7663          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7664          * page allocator will never consider using them.
7665          *
7666          * This lets us mark the pageblocks back as
7667          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7668          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7669          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7670          */
7671
7672         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7673                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7674                                        false);
7675         if (ret)
7676                 return ret;
7677
7678         /*
7679          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7680          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
7681          * which will report the busy page.
7682          *
7683          * It is possible that busy pages could become available before
7684          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
7685          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
7686          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
7687          */
7688         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7689         if (ret && ret != -EBUSY)
7690                 goto done;
7691         ret =0;
7692
7693         /*
7694          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7695          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7696          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7697          * What we are going to do is to allocate all pages from
7698          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7699          *
7700          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7701          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7702          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7703          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7704          * once this is done free the pages we are not interested in.
7705          *
7706          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7707          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7708          */
7709
7710         lru_add_drain_all();
7711         drain_all_pages(cc.zone);
7712
7713         order = 0;
7714         outer_start = start;
7715         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7716                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7717                         outer_start = start;
7718                         break;
7719                 }
7720                 outer_start &= ~0UL << order;
7721         }
7722
7723         if (outer_start != start) {
7724                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7725
7726                 /*
7727                  * outer_start page could be small order buddy page and
7728                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7729                  * in this case to report failed page properly
7730                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7731                  */
7732                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7733                         outer_start = start;
7734         }
7735
7736         /* Make sure the range is really isolated. */
7737         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7738                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7739                         __func__, outer_start, end);
7740                 ret = -EBUSY;
7741                 goto done;
7742         }
7743
7744         /* Grab isolated pages from freelists. */
7745         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7746         if (!outer_end) {
7747                 ret = -EBUSY;
7748                 goto done;
7749         }
7750
7751         /* Free head and tail (if any) */
7752         if (start != outer_start)
7753                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7754         if (end != outer_end)
7755                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7756
7757 done:
7758         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7759                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7760         return ret;
7761 }
7762
7763 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7764 {
7765         unsigned int count = 0;
7766
7767         for (; nr_pages--; pfn++) {
7768                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7769
7770                 count += page_count(page) != 1;
7771                 __free_page(page);
7772         }
7773         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7774 }
7775 #endif
7776
7777 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7778 /*
7779  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7780  * page high values need to be recalulated.
7781  */
7782 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7783 {
7784         unsigned cpu;
7785         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7786         for_each_possible_cpu(cpu)
7787                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7788                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7789         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7790 }
7791 #endif
7792
7793 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7794 {
7795         unsigned long flags;
7796         int cpu;
7797         struct per_cpu_pageset *pset;
7798
7799         /* avoid races with drain_pages()  */
7800         local_irq_save(flags);
7801         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7802                 for_each_online_cpu(cpu) {
7803                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7804                         drain_zonestat(zone, pset);
7805                 }
7806                 free_percpu(zone->pageset);
7807                 zone->pageset = &boot_pageset;
7808         }
7809         local_irq_restore(flags);
7810 }
7811
7812 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7813 /*
7814  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7815  * before calling this.
7816  */
7817 void
7818 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7819 {
7820         struct page *page;
7821         struct zone *zone;
7822         unsigned int order, i;
7823         unsigned long pfn;
7824         unsigned long flags;
7825         /* find the first valid pfn */
7826         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7827                 if (pfn_valid(pfn))
7828                         break;
7829         if (pfn == end_pfn)
7830                 return;
7831         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7832         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7833         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7834         pfn = start_pfn;
7835         while (pfn < end_pfn) {
7836                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7837                         pfn++;
7838                         continue;
7839                 }
7840                 page = pfn_to_page(pfn);
7841                 /*
7842                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7843                  * page_count() is not 0.
7844                  */
7845                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7846                         pfn++;
7847                         SetPageReserved(page);
7848                         continue;
7849                 }
7850
7851                 BUG_ON(page_count(page));
7852                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7853                 order = page_order(page);
7854 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7855                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7856                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7857 #endif
7858                 list_del(&page->lru);
7859                 rmv_page_order(page);
7860                 zone->free_area[order].nr_free--;
7861                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7862                         SetPageReserved((page+i));
7863                 pfn += (1 << order);
7864         }
7865         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7866 }
7867 #endif
7868
7869 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7870 {
7871         struct zone *zone = page_zone(page);
7872         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7873         unsigned long flags;
7874         unsigned int order;
7875
7876         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7877         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7878                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7879
7880                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7881                         break;
7882         }
7883         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7884
7885         return order < MAX_ORDER;
7886 }