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