Merge branches 'pm-qos' and 'pm-devfreq'
[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/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69
70 #include <asm/sections.h>
71 #include <asm/tlbflush.h>
72 #include <asm/div64.h>
73 #include "internal.h"
74
75 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
76 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
77 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
78
79 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
80 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
82 #endif
83
84 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
85 /*
86  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
87  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
88  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
89  * defined in <linux/topology.h>.
90  */
91 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
92 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
93 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
94 #endif
95
96 /* work_structs for global per-cpu drains */
97 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
98 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
99
100 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
101 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
102 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
103 #endif
104
105 /*
106  * Array of node states.
107  */
108 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
109         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
110         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
111 #ifndef CONFIG_NUMA
112         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
113 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
114         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
115 #endif
116         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif  /* NUMA */
119 };
120 EXPORT_SYMBOL(node_states);
121
122 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
123 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
124
125 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
126 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
127 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
128
129 int percpu_pagelist_fraction;
130 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
131
132 /*
133  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
134  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
135  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
136  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
137  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
138  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
139  */
140 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
141 {
142         return page->index;
143 }
144
145 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
146 {
147         page->index = migratetype;
148 }
149
150 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
151 /*
152  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
153  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
154  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
155  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
156  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
157  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
158  */
159
160 static gfp_t saved_gfp_mask;
161
162 void pm_restore_gfp_mask(void)
163 {
164         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
165         if (saved_gfp_mask) {
166                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
167                 saved_gfp_mask = 0;
168         }
169 }
170
171 void pm_restrict_gfp_mask(void)
172 {
173         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
174         WARN_ON(saved_gfp_mask);
175         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
176         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
177 }
178
179 bool pm_suspended_storage(void)
180 {
181         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
182                 return false;
183         return true;
184 }
185 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
186
187 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
188 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
189 #endif
190
191 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
192
193 /*
194  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
195  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
196  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
197  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
198  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
199  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
200  *
201  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
202  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
203  */
204 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
205 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
206          256,
207 #endif
208 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
209          256,
210 #endif
211 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
212          32,
213 #endif
214          32,
215 };
216
217 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
218
219 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
220 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
221          "DMA",
222 #endif
223 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
224          "DMA32",
225 #endif
226          "Normal",
227 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
228          "HighMem",
229 #endif
230          "Movable",
231 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
232          "Device",
233 #endif
234 };
235
236 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
237         "Unmovable",
238         "Movable",
239         "Reclaimable",
240         "HighAtomic",
241 #ifdef CONFIG_CMA
242         "CMA",
243 #endif
244 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
245         "Isolate",
246 #endif
247 };
248
249 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
250         NULL,
251         free_compound_page,
252 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
253         free_huge_page,
254 #endif
255 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
256         free_transhuge_page,
257 #endif
258 };
259
260 int min_free_kbytes = 1024;
261 int user_min_free_kbytes = -1;
262 int watermark_scale_factor = 10;
263
264 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
265 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
266 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
267
268 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
269 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
270 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
271 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
272 static unsigned long __initdata required_movablecore;
273 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
274 static bool mirrored_kernelcore;
275
276 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
277 int movable_zone;
278 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
279 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
280
281 #if MAX_NUMNODES > 1
282 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
283 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
284 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
285 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
286 #endif
287
288 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
289
290 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
291 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
292 {
293         unsigned long max_initialise;
294         unsigned long reserved_lowmem;
295
296         /*
297          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
298          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
299          */
300         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
301                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
302
303         /*
304          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
305          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
306          * memory to boot.
307          */
308         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
309                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
310         max_initialise += reserved_lowmem;
311
312         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
313         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
314 }
315
316 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
317 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
318 {
319         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
320
321         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
322                 return true;
323
324         return false;
325 }
326
327 /*
328  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
329  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
330  */
331 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
332                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
333                                 unsigned long *nr_initialised)
334 {
335         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
336         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
337                 return true;
338         (*nr_initialised)++;
339         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
340             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
341                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
342                 return false;
343         }
344
345         return true;
346 }
347 #else
348 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
349 {
350 }
351
352 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
353 {
354         return false;
355 }
356
357 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
358                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
359                                 unsigned long *nr_initialised)
360 {
361         return true;
362 }
363 #endif
364
365 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
366 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
367                                                         unsigned long pfn)
368 {
369 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
370         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
371 #else
372         return page_zone(page)->pageblock_flags;
373 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
374 }
375
376 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
377 {
378 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
379         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
380         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
381 #else
382         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
383         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
384 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
385 }
386
387 /**
388  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
389  * @page: The page within the block of interest
390  * @pfn: The target page frame number
391  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
392  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
393  *
394  * Return: pageblock_bits flags
395  */
396 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
397                                         unsigned long pfn,
398                                         unsigned long end_bitidx,
399                                         unsigned long mask)
400 {
401         unsigned long *bitmap;
402         unsigned long bitidx, word_bitidx;
403         unsigned long word;
404
405         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
406         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
407         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
408         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
409
410         word = bitmap[word_bitidx];
411         bitidx += end_bitidx;
412         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
413 }
414
415 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
416                                         unsigned long end_bitidx,
417                                         unsigned long mask)
418 {
419         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
420 }
421
422 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
423 {
424         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
425 }
426
427 /**
428  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
429  * @page: The page within the block of interest
430  * @flags: The flags to set
431  * @pfn: The target page frame number
432  * @end_bitidx: The last bit of interest
433  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
434  */
435 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
436                                         unsigned long pfn,
437                                         unsigned long end_bitidx,
438                                         unsigned long mask)
439 {
440         unsigned long *bitmap;
441         unsigned long bitidx, word_bitidx;
442         unsigned long old_word, word;
443
444         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
445
446         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
447         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
448         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
449         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
450
451         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
452
453         bitidx += end_bitidx;
454         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
455         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
456
457         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
458         for (;;) {
459                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
460                 if (word == old_word)
461                         break;
462                 word = old_word;
463         }
464 }
465
466 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
467 {
468         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
469                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
470                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
471
472         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
473                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
474 }
475
476 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
477 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
478 {
479         int ret = 0;
480         unsigned seq;
481         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
482         unsigned long sp, start_pfn;
483
484         do {
485                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
486                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
487                 sp = zone->spanned_pages;
488                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
489                         ret = 1;
490         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
491
492         if (ret)
493                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
494                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
495                         start_pfn, start_pfn + sp);
496
497         return ret;
498 }
499
500 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
503                 return 0;
504         if (zone != page_zone(page))
505                 return 0;
506
507         return 1;
508 }
509 /*
510  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
511  */
512 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
515                 return 1;
516         if (!page_is_consistent(zone, page))
517                 return 1;
518
519         return 0;
520 }
521 #else
522 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
523 {
524         return 0;
525 }
526 #endif
527
528 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
529                 unsigned long bad_flags)
530 {
531         static unsigned long resume;
532         static unsigned long nr_shown;
533         static unsigned long nr_unshown;
534
535         /*
536          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
537          * or allow a steady drip of one report per second.
538          */
539         if (nr_shown == 60) {
540                 if (time_before(jiffies, resume)) {
541                         nr_unshown++;
542                         goto out;
543                 }
544                 if (nr_unshown) {
545                         pr_alert(
546                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
547                                 nr_unshown);
548                         nr_unshown = 0;
549                 }
550                 nr_shown = 0;
551         }
552         if (nr_shown++ == 0)
553                 resume = jiffies + 60 * HZ;
554
555         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
556                 current->comm, page_to_pfn(page));
557         __dump_page(page, reason);
558         bad_flags &= page->flags;
559         if (bad_flags)
560                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
561                                                 bad_flags, &bad_flags);
562         dump_page_owner(page);
563
564         print_modules();
565         dump_stack();
566 out:
567         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
568         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
569         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
570 }
571
572 /*
573  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
574  *
575  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
576  *
577  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
578  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
579  *
580  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
581  * page destructors. See compound_page_dtors.
582  *
583  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
584  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
585  */
586
587 void free_compound_page(struct page *page)
588 {
589         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
590 }
591
592 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
593 {
594         int i;
595         int nr_pages = 1 << order;
596
597         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
598         set_compound_order(page, order);
599         __SetPageHead(page);
600         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
601                 struct page *p = page + i;
602                 set_page_count(p, 0);
603                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
604                 set_compound_head(p, page);
605         }
606         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
607 }
608
609 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
610 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
611 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
612                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
613 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
614 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
615
616 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
617 {
618         if (!buf)
619                 return -EINVAL;
620         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
621 }
622 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
623
624 static bool need_debug_guardpage(void)
625 {
626         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
627         if (!debug_pagealloc_enabled())
628                 return false;
629
630         if (!debug_guardpage_minorder())
631                 return false;
632
633         return true;
634 }
635
636 static void init_debug_guardpage(void)
637 {
638         if (!debug_pagealloc_enabled())
639                 return;
640
641         if (!debug_guardpage_minorder())
642                 return;
643
644         _debug_guardpage_enabled = true;
645 }
646
647 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
648         .need = need_debug_guardpage,
649         .init = init_debug_guardpage,
650 };
651
652 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
653 {
654         unsigned long res;
655
656         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
657                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
658                 return 0;
659         }
660         _debug_guardpage_minorder = res;
661         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
662         return 0;
663 }
664 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
665
666 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
667                                 unsigned int order, int migratetype)
668 {
669         struct page_ext *page_ext;
670
671         if (!debug_guardpage_enabled())
672                 return false;
673
674         if (order >= debug_guardpage_minorder())
675                 return false;
676
677         page_ext = lookup_page_ext(page);
678         if (unlikely(!page_ext))
679                 return false;
680
681         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
682
683         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
684         set_page_private(page, order);
685         /* Guard pages are not available for any usage */
686         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
687
688         return true;
689 }
690
691 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
692                                 unsigned int order, int migratetype)
693 {
694         struct page_ext *page_ext;
695
696         if (!debug_guardpage_enabled())
697                 return;
698
699         page_ext = lookup_page_ext(page);
700         if (unlikely(!page_ext))
701                 return;
702
703         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
704
705         set_page_private(page, 0);
706         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
707                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
708 }
709 #else
710 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
711 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
712                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
713 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
714                                 unsigned int order, int migratetype) {}
715 #endif
716
717 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
718 {
719         set_page_private(page, order);
720         __SetPageBuddy(page);
721 }
722
723 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
724 {
725         __ClearPageBuddy(page);
726         set_page_private(page, 0);
727 }
728
729 /*
730  * This function checks whether a page is free && is the buddy
731  * we can do coalesce a page and its buddy if
732  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
733  * (b) the buddy is in the buddy system &&
734  * (c) a page and its buddy have the same order &&
735  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
736  *
737  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
738  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
739  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
740  * serialized by zone->lock.
741  *
742  * For recording page's order, we use page_private(page).
743  */
744 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
745                                                         unsigned int order)
746 {
747         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
748                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
749                         return 0;
750
751                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
752
753                 return 1;
754         }
755
756         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
757                 /*
758                  * zone check is done late to avoid uselessly
759                  * calculating zone/node ids for pages that could
760                  * never merge.
761                  */
762                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
763                         return 0;
764
765                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
766
767                 return 1;
768         }
769         return 0;
770 }
771
772 /*
773  * Freeing function for a buddy system allocator.
774  *
775  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
776  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
777  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
778  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
779  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
780  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
781  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
782  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
783  * parts of the VM system.
784  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
785  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
786  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
787  * field.
788  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
789  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
790  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
791  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
792  * triggers coalescing into a block of larger size.
793  *
794  * -- nyc
795  */
796
797 static inline void __free_one_page(struct page *page,
798                 unsigned long pfn,
799                 struct zone *zone, unsigned int order,
800                 int migratetype)
801 {
802         unsigned long combined_pfn;
803         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
804         struct page *buddy;
805         unsigned int max_order;
806
807         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
808
809         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
810         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
811
812         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
813         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
814                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
815
816         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
817         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
818
819 continue_merging:
820         while (order < max_order - 1) {
821                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
822                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
823
824                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
825                         goto done_merging;
826                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
827                         goto done_merging;
828                 /*
829                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
830                  * merge with it and move up one order.
831                  */
832                 if (page_is_guard(buddy)) {
833                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
834                 } else {
835                         list_del(&buddy->lru);
836                         zone->free_area[order].nr_free--;
837                         rmv_page_order(buddy);
838                 }
839                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
840                 page = page + (combined_pfn - pfn);
841                 pfn = combined_pfn;
842                 order++;
843         }
844         if (max_order < MAX_ORDER) {
845                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
846                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
847                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
848                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
849                  *
850                  * We don't want to hit this code for the more frequent
851                  * low-order merging.
852                  */
853                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
854                         int buddy_mt;
855
856                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
857                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
858                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
859
860                         if (migratetype != buddy_mt
861                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
862                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
863                                 goto done_merging;
864                 }
865                 max_order++;
866                 goto continue_merging;
867         }
868
869 done_merging:
870         set_page_order(page, order);
871
872         /*
873          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
874          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
875          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
876          * that is happening, add the free page to the tail of the list
877          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
878          * as a higher order page
879          */
880         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
881                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
882                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
883                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
884                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
885                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
886                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
887                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
888                         list_add_tail(&page->lru,
889                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
890                         goto out;
891                 }
892         }
893
894         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
895 out:
896         zone->free_area[order].nr_free++;
897 }
898
899 /*
900  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
901  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
902  * check if necessary.
903  */
904 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
905                                         unsigned long check_flags)
906 {
907         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
908                 return false;
909
910         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
911                         page_ref_count(page) |
912 #ifdef CONFIG_MEMCG
913                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
914 #endif
915                         (page->flags & check_flags)))
916                 return false;
917
918         return true;
919 }
920
921 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
922 {
923         const char *bad_reason;
924         unsigned long bad_flags;
925
926         bad_reason = NULL;
927         bad_flags = 0;
928
929         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
930                 bad_reason = "nonzero mapcount";
931         if (unlikely(page->mapping != NULL))
932                 bad_reason = "non-NULL mapping";
933         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
934                 bad_reason = "nonzero _refcount";
935         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
936                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
937                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
938         }
939 #ifdef CONFIG_MEMCG
940         if (unlikely(page->mem_cgroup))
941                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
942 #endif
943         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
944 }
945
946 static inline int free_pages_check(struct page *page)
947 {
948         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
949                 return 0;
950
951         /* Something has gone sideways, find it */
952         free_pages_check_bad(page);
953         return 1;
954 }
955
956 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
957 {
958         int ret = 1;
959
960         /*
961          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
962          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
963          */
964         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
965
966         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
967                 ret = 0;
968                 goto out;
969         }
970         switch (page - head_page) {
971         case 1:
972                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
973                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
974                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
975                         goto out;
976                 }
977                 break;
978         case 2:
979                 /*
980                  * the second tail page: ->mapping is
981                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
982                  */
983                 break;
984         default:
985                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
986                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
987                         goto out;
988                 }
989                 break;
990         }
991         if (unlikely(!PageTail(page))) {
992                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
993                 goto out;
994         }
995         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
996                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
997                 goto out;
998         }
999         ret = 0;
1000 out:
1001         page->mapping = NULL;
1002         clear_compound_head(page);
1003         return ret;
1004 }
1005
1006 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1007                                         unsigned int order, bool check_free)
1008 {
1009         int bad = 0;
1010
1011         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1012
1013         trace_mm_page_free(page, order);
1014         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1015
1016         /*
1017          * Check tail pages before head page information is cleared to
1018          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1019          */
1020         if (unlikely(order)) {
1021                 bool compound = PageCompound(page);
1022                 int i;
1023
1024                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1025
1026                 if (compound)
1027                         ClearPageDoubleMap(page);
1028                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1029                         if (compound)
1030                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1031                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1032                                 bad++;
1033                                 continue;
1034                         }
1035                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1036                 }
1037         }
1038         if (PageMappingFlags(page))
1039                 page->mapping = NULL;
1040         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1041                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1042         if (check_free)
1043                 bad += free_pages_check(page);
1044         if (bad)
1045                 return false;
1046
1047         page_cpupid_reset_last(page);
1048         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1049         reset_page_owner(page, order);
1050
1051         if (!PageHighMem(page)) {
1052                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1053                                            PAGE_SIZE << order);
1054                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056         }
1057         arch_free_page(page, order);
1058         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1059         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1060         kasan_free_pages(page, order);
1061
1062         return true;
1063 }
1064
1065 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1066 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1067 {
1068         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1069 }
1070
1071 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1072 {
1073         return false;
1074 }
1075 #else
1076 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1077 {
1078         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1079 }
1080
1081 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_check(page);
1084 }
1085 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1086
1087 /*
1088  * Frees a number of pages from the PCP lists
1089  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1090  * count is the number of pages to free.
1091  *
1092  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1093  * see if this freeing clears that state.
1094  *
1095  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1096  * pinned" detection logic.
1097  */
1098 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1099                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1100 {
1101         int migratetype = 0;
1102         int batch_free = 0;
1103         bool isolated_pageblocks;
1104
1105         spin_lock(&zone->lock);
1106         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1107
1108         while (count) {
1109                 struct page *page;
1110                 struct list_head *list;
1111
1112                 /*
1113                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1114                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1115                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1116                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1117                  * lists
1118                  */
1119                 do {
1120                         batch_free++;
1121                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1122                                 migratetype = 0;
1123                         list = &pcp->lists[migratetype];
1124                 } while (list_empty(list));
1125
1126                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1127                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1128                         batch_free = count;
1129
1130                 do {
1131                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1132
1133                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1134                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1135                         list_del(&page->lru);
1136
1137                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1138                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1139                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1140                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1141                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1142                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1143
1144                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1145                                 continue;
1146
1147                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1148                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1149                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1150         }
1151         spin_unlock(&zone->lock);
1152 }
1153
1154 static void free_one_page(struct zone *zone,
1155                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1156                                 unsigned int order,
1157                                 int migratetype)
1158 {
1159         spin_lock(&zone->lock);
1160         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1161                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1162                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1163         }
1164         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1165         spin_unlock(&zone->lock);
1166 }
1167
1168 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1169                                 unsigned long zone, int nid)
1170 {
1171         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1172         init_page_count(page);
1173         page_mapcount_reset(page);
1174         page_cpupid_reset_last(page);
1175
1176         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1177 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1178         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1179         if (!is_highmem_idx(zone))
1180                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1181 #endif
1182 }
1183
1184 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1185                                         int nid)
1186 {
1187         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1188 }
1189
1190 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1191 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1192 {
1193         pg_data_t *pgdat;
1194         int nid, zid;
1195
1196         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1197                 return;
1198
1199         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1200         pgdat = NODE_DATA(nid);
1201
1202         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1203                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1204
1205                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1206                         break;
1207         }
1208         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1209 }
1210 #else
1211 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1212 {
1213 }
1214 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1215
1216 /*
1217  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1218  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1219  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1220  * sent to the buddy page allocator.
1221  */
1222 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1223 {
1224         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1225         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1226
1227         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1228                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1229                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1230
1231                         init_reserved_page(start_pfn);
1232
1233                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1234                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1235
1236                         SetPageReserved(page);
1237                 }
1238         }
1239 }
1240
1241 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1242 {
1243         unsigned long flags;
1244         int migratetype;
1245         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1246
1247         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1248                 return;
1249
1250         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1251         local_irq_save(flags);
1252         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1253         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1254         local_irq_restore(flags);
1255 }
1256
1257 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1258 {
1259         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1260         struct page *p = page;
1261         unsigned int loop;
1262
1263         prefetchw(p);
1264         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1265                 prefetchw(p + 1);
1266                 __ClearPageReserved(p);
1267                 set_page_count(p, 0);
1268         }
1269         __ClearPageReserved(p);
1270         set_page_count(p, 0);
1271
1272         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1273         set_page_refcounted(page);
1274         __free_pages(page, order);
1275 }
1276
1277 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1278         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1279
1280 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1281
1282 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1283 {
1284         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1285         int nid;
1286
1287         spin_lock(&early_pfn_lock);
1288         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1289         if (nid < 0)
1290                 nid = first_online_node;
1291         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1292
1293         return nid;
1294 }
1295 #endif
1296
1297 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1298 static inline bool __meminit __maybe_unused
1299 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1300                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1301 {
1302         int nid;
1303
1304         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1305         if (nid >= 0 && nid != node)
1306                 return false;
1307         return true;
1308 }
1309
1310 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1311 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1312 {
1313         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1314 }
1315
1316 #else
1317
1318 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1319 {
1320         return true;
1321 }
1322 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1323 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1324                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1325 {
1326         return true;
1327 }
1328 #endif
1329
1330
1331 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1332                                                         unsigned int order)
1333 {
1334         if (early_page_uninitialised(pfn))
1335                 return;
1336         return __free_pages_boot_core(page, order);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1341  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1342  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1343  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1344  * pageblocks.
1345  *
1346  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1347  *
1348  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1349  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1350  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1351  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1352  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1353  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1354  * page in a pageblock.
1355  */
1356 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1357                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1358 {
1359         struct page *start_page;
1360         struct page *end_page;
1361
1362         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1363         end_pfn--;
1364
1365         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1366                 return NULL;
1367
1368         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1369         if (!start_page)
1370                 return NULL;
1371
1372         if (page_zone(start_page) != zone)
1373                 return NULL;
1374
1375         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1376
1377         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1378         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1379                 return NULL;
1380
1381         return start_page;
1382 }
1383
1384 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1385 {
1386         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1387         unsigned long block_end_pfn;
1388
1389         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1390         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1391                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1392                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1393
1394                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1395
1396                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1397                                              block_end_pfn, zone))
1398                         return;
1399         }
1400
1401         /* We confirm that there is no hole */
1402         zone->contiguous = true;
1403 }
1404
1405 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1406 {
1407         zone->contiguous = false;
1408 }
1409
1410 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1411 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1412                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1413 {
1414         int i;
1415
1416         if (!page)
1417                 return;
1418
1419         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1420         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1421             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1422                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1423                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1424                 return;
1425         }
1426
1427         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1428                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1429                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1430                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1431         }
1432 }
1433
1434 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1435 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1436 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1437
1438 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1439 {
1440         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1441                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1442 }
1443
1444 /* Initialise remaining memory on a node */
1445 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1446 {
1447         pg_data_t *pgdat = data;
1448         int nid = pgdat->node_id;
1449         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1450         unsigned long start = jiffies;
1451         unsigned long nr_pages = 0;
1452         unsigned long walk_start, walk_end;
1453         int i, zid;
1454         struct zone *zone;
1455         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1456         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1457
1458         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1459                 pgdat_init_report_one_done();
1460                 return 0;
1461         }
1462
1463         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1464         if (!cpumask_empty(cpumask))
1465                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1466
1467         /* Sanity check boundaries */
1468         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1469         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1470         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1471
1472         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1473         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1474                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1475                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1476                         break;
1477         }
1478
1479         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1480                 unsigned long pfn, end_pfn;
1481                 struct page *page = NULL;
1482                 struct page *free_base_page = NULL;
1483                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1484                 int nr_to_free = 0;
1485
1486                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1487                 pfn = first_init_pfn;
1488                 if (pfn < walk_start)
1489                         pfn = walk_start;
1490                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1491                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1492
1493                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1494                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1495                                 goto free_range;
1496
1497                         /*
1498                          * Ensure pfn_valid is checked every
1499                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1500                          */
1501                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1502                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1503                                         page = NULL;
1504                                         goto free_range;
1505                                 }
1506                         }
1507
1508                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1509                                 page = NULL;
1510                                 goto free_range;
1511                         }
1512
1513                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1514                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1515                                 page++;
1516                         } else {
1517                                 nr_pages += nr_to_free;
1518                                 deferred_free_range(free_base_page,
1519                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1520                                 free_base_page = NULL;
1521                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1522
1523                                 page = pfn_to_page(pfn);
1524                                 cond_resched();
1525                         }
1526
1527                         if (page->flags) {
1528                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1529                                 goto free_range;
1530                         }
1531
1532                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1533                         if (!free_base_page) {
1534                                 free_base_page = page;
1535                                 free_base_pfn = pfn;
1536                                 nr_to_free = 0;
1537                         }
1538                         nr_to_free++;
1539
1540                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1541                         continue;
1542 free_range:
1543                         /* Free the current block of pages to allocator */
1544                         nr_pages += nr_to_free;
1545                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1546                                                                 nr_to_free);
1547                         free_base_page = NULL;
1548                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1549                 }
1550                 /* Free the last block of pages to allocator */
1551                 nr_pages += nr_to_free;
1552                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1553
1554                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1555         }
1556
1557         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1558         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1559
1560         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1561                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1562
1563         pgdat_init_report_one_done();
1564         return 0;
1565 }
1566 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1567
1568 void __init page_alloc_init_late(void)
1569 {
1570         struct zone *zone;
1571
1572 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1573         int nid;
1574
1575         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1576         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1577         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1578                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1579         }
1580
1581         /* Block until all are initialised */
1582         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1583
1584         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1585         files_maxfiles_init();
1586 #endif
1587
1588         for_each_populated_zone(zone)
1589                 set_zone_contiguous(zone);
1590 }
1591
1592 #ifdef CONFIG_CMA
1593 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1594 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1595 {
1596         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1597         struct page *p = page;
1598
1599         do {
1600                 __ClearPageReserved(p);
1601                 set_page_count(p, 0);
1602         } while (++p, --i);
1603
1604         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1605
1606         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1607                 i = pageblock_nr_pages;
1608                 p = page;
1609                 do {
1610                         set_page_refcounted(p);
1611                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1612                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1613                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1614         } else {
1615                 set_page_refcounted(page);
1616                 __free_pages(page, pageblock_order);
1617         }
1618
1619         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1620 }
1621 #endif
1622
1623 /*
1624  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1625  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1626  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1627  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1628  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1629  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1630  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1631  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1632  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1633  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1634  *
1635  * -- nyc
1636  */
1637 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1638         int low, int high, struct free_area *area,
1639         int migratetype)
1640 {
1641         unsigned long size = 1 << high;
1642
1643         while (high > low) {
1644                 area--;
1645                 high--;
1646                 size >>= 1;
1647                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1648
1649                 /*
1650                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1651                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1652                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1653                  * pages will stay not present in virtual address space
1654                  */
1655                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1656                         continue;
1657
1658                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1659                 area->nr_free++;
1660                 set_page_order(&page[size], high);
1661         }
1662 }
1663
1664 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1665 {
1666         const char *bad_reason = NULL;
1667         unsigned long bad_flags = 0;
1668
1669         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1670                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1671         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1672                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1673         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1674                 bad_reason = "nonzero _count";
1675         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1676                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1677                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1678                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1679                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1680                 return;
1681         }
1682         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1683                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1684                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1685         }
1686 #ifdef CONFIG_MEMCG
1687         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1688                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1689 #endif
1690         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * This page is about to be returned from the page allocator
1695  */
1696 static inline int check_new_page(struct page *page)
1697 {
1698         if (likely(page_expected_state(page,
1699                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1700                 return 0;
1701
1702         check_new_page_bad(page);
1703         return 1;
1704 }
1705
1706 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1707 {
1708         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1709                 page_poisoning_enabled();
1710 }
1711
1712 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1713 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1714 {
1715         return false;
1716 }
1717
1718 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1719 {
1720         return check_new_page(page);
1721 }
1722 #else
1723 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1724 {
1725         return check_new_page(page);
1726 }
1727 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1728 {
1729         return false;
1730 }
1731 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1732
1733 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1734 {
1735         int i;
1736         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1737                 struct page *p = page + i;
1738
1739                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1740                         return true;
1741         }
1742
1743         return false;
1744 }
1745
1746 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1747                                 gfp_t gfp_flags)
1748 {
1749         set_page_private(page, 0);
1750         set_page_refcounted(page);
1751
1752         arch_alloc_page(page, order);
1753         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1754         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1755         kasan_alloc_pages(page, order);
1756         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1757 }
1758
1759 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1760                                                         unsigned int alloc_flags)
1761 {
1762         int i;
1763
1764         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1765
1766         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1767                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1768                         clear_highpage(page + i);
1769
1770         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1771                 prep_compound_page(page, order);
1772
1773         /*
1774          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1775          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1776          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1777          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1778          */
1779         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1780                 set_page_pfmemalloc(page);
1781         else
1782                 clear_page_pfmemalloc(page);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1787  * the smallest available page from the freelists
1788  */
1789 static inline
1790 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1791                                                 int migratetype)
1792 {
1793         unsigned int current_order;
1794         struct free_area *area;
1795         struct page *page;
1796
1797         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1798         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1799                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1800                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1801                                                         struct page, lru);
1802                 if (!page)
1803                         continue;
1804                 list_del(&page->lru);
1805                 rmv_page_order(page);
1806                 area->nr_free--;
1807                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1808                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1809                 return page;
1810         }
1811
1812         return NULL;
1813 }
1814
1815
1816 /*
1817  * This array describes the order lists are fallen back to when
1818  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1819  */
1820 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1821         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1822         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1823         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1824 #ifdef CONFIG_CMA
1825         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1826 #endif
1827 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1828         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1829 #endif
1830 };
1831
1832 #ifdef CONFIG_CMA
1833 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1834                                         unsigned int order)
1835 {
1836         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1837 }
1838 #else
1839 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1840                                         unsigned int order) { return NULL; }
1841 #endif
1842
1843 /*
1844  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1845  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1846  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1847  */
1848 static int move_freepages(struct zone *zone,
1849                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1850                           int migratetype, int *num_movable)
1851 {
1852         struct page *page;
1853         unsigned int order;
1854         int pages_moved = 0;
1855
1856 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1857         /*
1858          * page_zone is not safe to call in this context when
1859          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1860          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1861          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1862          * grouping pages by mobility
1863          */
1864         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1865 #endif
1866
1867         if (num_movable)
1868                 *num_movable = 0;
1869
1870         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1871                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1872                         page++;
1873                         continue;
1874                 }
1875
1876                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1877                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1878
1879                 if (!PageBuddy(page)) {
1880                         /*
1881                          * We assume that pages that could be isolated for
1882                          * migration are movable. But we don't actually try
1883                          * isolating, as that would be expensive.
1884                          */
1885                         if (num_movable &&
1886                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1887                                 (*num_movable)++;
1888
1889                         page++;
1890                         continue;
1891                 }
1892
1893                 order = page_order(page);
1894                 list_move(&page->lru,
1895                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1896                 page += 1 << order;
1897                 pages_moved += 1 << order;
1898         }
1899
1900         return pages_moved;
1901 }
1902
1903 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1904                                 int migratetype, int *num_movable)
1905 {
1906         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1907         struct page *start_page, *end_page;
1908
1909         start_pfn = page_to_pfn(page);
1910         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1911         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1912         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1913         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1914
1915         /* Do not cross zone boundaries */
1916         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1917                 start_page = page;
1918         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1919                 return 0;
1920
1921         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1922                                                                 num_movable);
1923 }
1924
1925 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1926                                         int start_order, int migratetype)
1927 {
1928         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1929
1930         while (nr_pageblocks--) {
1931                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1932                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1933         }
1934 }
1935
1936 /*
1937  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1938  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1939  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1940  *
1941  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1942  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1943  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1944  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1945  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1946  * pageblocks.
1947  */
1948 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1949 {
1950         /*
1951          * Leaving this order check is intended, although there is
1952          * relaxed order check in next check. The reason is that
1953          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1954          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1955          * so could be changed anytime.
1956          */
1957         if (order >= pageblock_order)
1958                 return true;
1959
1960         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1961                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1962                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1963                 page_group_by_mobility_disabled)
1964                 return true;
1965
1966         return false;
1967 }
1968
1969 /*
1970  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1971  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1972  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1973  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1974  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1975  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1976  */
1977 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1978                                         int start_type, bool whole_block)
1979 {
1980         unsigned int current_order = page_order(page);
1981         struct free_area *area;
1982         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1983         int old_block_type;
1984
1985         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1986
1987         /*
1988          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1989          * highatomic accounting.
1990          */
1991         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1992                 goto single_page;
1993
1994         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1995         if (current_order >= pageblock_order) {
1996                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1997                 goto single_page;
1998         }
1999
2000         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2001         if (!whole_block)
2002                 goto single_page;
2003
2004         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2005                                                 &movable_pages);
2006         /*
2007          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2008          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2009          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2010          */
2011         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2012                 alike_pages = movable_pages;
2013         } else {
2014                 /*
2015                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2016                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2017                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2018                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2019                  * exact migratetype of non-movable pages.
2020                  */
2021                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2022                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2023                                                 - (free_pages + movable_pages);
2024                 else
2025                         alike_pages = 0;
2026         }
2027
2028         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2029         if (!free_pages)
2030                 goto single_page;
2031
2032         /*
2033          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2034          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2035          */
2036         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2037                         page_group_by_mobility_disabled)
2038                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2039
2040         return;
2041
2042 single_page:
2043         area = &zone->free_area[current_order];
2044         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2045 }
2046
2047 /*
2048  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2049  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2050  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2051  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2052  */
2053 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2054                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2055 {
2056         int i;
2057         int fallback_mt;
2058
2059         if (area->nr_free == 0)
2060                 return -1;
2061
2062         *can_steal = false;
2063         for (i = 0;; i++) {
2064                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2065                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2066                         break;
2067
2068                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2069                         continue;
2070
2071                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2072                         *can_steal = true;
2073
2074                 if (!only_stealable)
2075                         return fallback_mt;
2076
2077                 if (*can_steal)
2078                         return fallback_mt;
2079         }
2080
2081         return -1;
2082 }
2083
2084 /*
2085  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2086  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2087  */
2088 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2089                                 unsigned int alloc_order)
2090 {
2091         int mt;
2092         unsigned long max_managed, flags;
2093
2094         /*
2095          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2096          * Check is race-prone but harmless.
2097          */
2098         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2099         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2100                 return;
2101
2102         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2103
2104         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2105         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2106                 goto out_unlock;
2107
2108         /* Yoink! */
2109         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2110         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2111             && !is_migrate_cma(mt)) {
2112                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2113                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2114                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2115         }
2116
2117 out_unlock:
2118         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2119 }
2120
2121 /*
2122  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2123  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2124  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2125  * to recover from than an OOM.
2126  *
2127  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2128  * pageblock is exhausted.
2129  */
2130 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2131                                                 bool force)
2132 {
2133         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2134         unsigned long flags;
2135         struct zoneref *z;
2136         struct zone *zone;
2137         struct page *page;
2138         int order;
2139         bool ret;
2140
2141         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2142                                                                 ac->nodemask) {
2143                 /*
2144                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2145                  * is really high.
2146                  */
2147                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2148                                         pageblock_nr_pages)
2149                         continue;
2150
2151                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2152                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2153                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2154
2155                         page = list_first_entry_or_null(
2156                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2157                                         struct page, lru);
2158                         if (!page)
2159                                 continue;
2160
2161                         /*
2162                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2163                          * we can counter several free pages in a pageblock
2164                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2165                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2166                          * adjust the count once.
2167                          */
2168                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2169                                 /*
2170                                  * It should never happen but changes to
2171                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2172                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2173                                  * while unreserving so be safe and watch for
2174                                  * underflows.
2175                                  */
2176                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2177                                                 pageblock_nr_pages,
2178                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2179                         }
2180
2181                         /*
2182                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2183                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2184                          * is doing the work and needs the pages. More
2185                          * importantly, if the block was always converted to
2186                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2187                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2188                          * may increase.
2189                          */
2190                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2191                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2192                                                                         NULL);
2193                         if (ret) {
2194                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2195                                 return ret;
2196                         }
2197                 }
2198                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2199         }
2200
2201         return false;
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2206  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2207  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2208  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2209  */
2210 static inline bool
2211 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2212 {
2213         struct free_area *area;
2214         unsigned int current_order;
2215         struct page *page;
2216         int fallback_mt;
2217         bool can_steal;
2218
2219         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2220         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2221                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2222                                 --current_order) {
2223                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2224                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2225                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2226                 if (fallback_mt == -1)
2227                         continue;
2228
2229                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2230                                                 struct page, lru);
2231
2232                 steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype,
2233                                                                 can_steal);
2234
2235                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2236                         start_migratetype, fallback_mt);
2237
2238                 return true;
2239         }
2240
2241         return false;
2242 }
2243
2244 /*
2245  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2246  * Call me with the zone->lock already held.
2247  */
2248 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2249                                 int migratetype)
2250 {
2251         struct page *page;
2252
2253 retry:
2254         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2255         if (unlikely(!page)) {
2256                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2257                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2258
2259                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2260                         goto retry;
2261         }
2262
2263         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2264         return page;
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2269  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2270  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2271  */
2272 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2273                         unsigned long count, struct list_head *list,
2274                         int migratetype, bool cold)
2275 {
2276         int i, alloced = 0;
2277
2278         spin_lock(&zone->lock);
2279         for (i = 0; i < count; ++i) {
2280                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2281                 if (unlikely(page == NULL))
2282                         break;
2283
2284                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2285                         continue;
2286
2287                 /*
2288                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2289                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2290                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2291                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2292                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2293                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2294                  * properly.
2295                  */
2296                 if (likely(!cold))
2297                         list_add(&page->lru, list);
2298                 else
2299                         list_add_tail(&page->lru, list);
2300                 list = &page->lru;
2301                 alloced++;
2302                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2303                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2304                                               -(1 << order));
2305         }
2306
2307         /*
2308          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2309          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2310          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2311          * pages added to the pcp list.
2312          */
2313         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2314         spin_unlock(&zone->lock);
2315         return alloced;
2316 }
2317
2318 #ifdef CONFIG_NUMA
2319 /*
2320  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2321  * currently executing processor on remote nodes after they have
2322  * expired.
2323  *
2324  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2325  * a single processor.
2326  */
2327 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2328 {
2329         unsigned long flags;
2330         int to_drain, batch;
2331
2332         local_irq_save(flags);
2333         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2334         to_drain = min(pcp->count, batch);
2335         if (to_drain > 0) {
2336                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2337                 pcp->count -= to_drain;
2338         }
2339         local_irq_restore(flags);
2340 }
2341 #endif
2342
2343 /*
2344  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2345  *
2346  * The processor must either be the current processor and the
2347  * thread pinned to the current processor or a processor that
2348  * is not online.
2349  */
2350 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2351 {
2352         unsigned long flags;
2353         struct per_cpu_pageset *pset;
2354         struct per_cpu_pages *pcp;
2355
2356         local_irq_save(flags);
2357         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2358
2359         pcp = &pset->pcp;
2360         if (pcp->count) {
2361                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2362                 pcp->count = 0;
2363         }
2364         local_irq_restore(flags);
2365 }
2366
2367 /*
2368  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2369  *
2370  * The processor must either be the current processor and the
2371  * thread pinned to the current processor or a processor that
2372  * is not online.
2373  */
2374 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2375 {
2376         struct zone *zone;
2377
2378         for_each_populated_zone(zone) {
2379                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2380         }
2381 }
2382
2383 /*
2384  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2385  *
2386  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2387  * the single zone's pages.
2388  */
2389 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2390 {
2391         int cpu = smp_processor_id();
2392
2393         if (zone)
2394                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2395         else
2396                 drain_pages(cpu);
2397 }
2398
2399 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2400 {
2401         /*
2402          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2403          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2404          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2405          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2406          * a different one.
2407          */
2408         preempt_disable();
2409         drain_local_pages(NULL);
2410         preempt_enable();
2411 }
2412
2413 /*
2414  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2415  *
2416  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2417  *
2418  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2419  */
2420 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2421 {
2422         int cpu;
2423
2424         /*
2425          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2426          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2427          */
2428         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2429
2430         /*
2431          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2432          * initialized.
2433          */
2434         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2435                 return;
2436
2437         /* Workqueues cannot recurse */
2438         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2439                 return;
2440
2441         /*
2442          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2443          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2444          * the drain to be complete when the call returns.
2445          */
2446         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2447                 if (!zone)
2448                         return;
2449                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2450         }
2451
2452         /*
2453          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2454          * as offline notification will cause the notified
2455          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2456          * disables preemption as part of its processing
2457          */
2458         for_each_online_cpu(cpu) {
2459                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2460                 struct zone *z;
2461                 bool has_pcps = false;
2462
2463                 if (zone) {
2464                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2465                         if (pcp->pcp.count)
2466                                 has_pcps = true;
2467                 } else {
2468                         for_each_populated_zone(z) {
2469                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2470                                 if (pcp->pcp.count) {
2471                                         has_pcps = true;
2472                                         break;
2473                                 }
2474                         }
2475                 }
2476
2477                 if (has_pcps)
2478                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2479                 else
2480                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2481         }
2482
2483         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2484                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2485                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2486                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2487         }
2488         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2489                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2490
2491         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2492 }
2493
2494 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2495
2496 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2497 {
2498         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2499         unsigned long flags;
2500         unsigned int order, t;
2501         struct page *page;
2502
2503         if (zone_is_empty(zone))
2504                 return;
2505
2506         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2507
2508         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2509         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2510                 if (pfn_valid(pfn)) {
2511                         page = pfn_to_page(pfn);
2512
2513                         if (page_zone(page) != zone)
2514                                 continue;
2515
2516                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2517                                 swsusp_unset_page_free(page);
2518                 }
2519
2520         for_each_migratetype_order(order, t) {
2521                 list_for_each_entry(page,
2522                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2523                         unsigned long i;
2524
2525                         pfn = page_to_pfn(page);
2526                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2527                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2528                 }
2529         }
2530         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2531 }
2532 #endif /* CONFIG_PM */
2533
2534 /*
2535  * Free a 0-order page
2536  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2537  */
2538 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2539 {
2540         struct zone *zone = page_zone(page);
2541         struct per_cpu_pages *pcp;
2542         unsigned long flags;
2543         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2544         int migratetype;
2545
2546         if (!free_pcp_prepare(page))
2547                 return;
2548
2549         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2550         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2551         local_irq_save(flags);
2552         __count_vm_event(PGFREE);
2553
2554         /*
2555          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2556          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2557          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2558          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2559          * excessively into the page allocator
2560          */
2561         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2562                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2563                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2564                         goto out;
2565                 }
2566                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2567         }
2568
2569         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2570         if (!cold)
2571                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2572         else
2573                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2574         pcp->count++;
2575         if (pcp->count >= pcp->high) {
2576                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2577                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2578                 pcp->count -= batch;
2579         }
2580
2581 out:
2582         local_irq_restore(flags);
2583 }
2584
2585 /*
2586  * Free a list of 0-order pages
2587  */
2588 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2589 {
2590         struct page *page, *next;
2591
2592         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2593                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2594                 free_hot_cold_page(page, cold);
2595         }
2596 }
2597
2598 /*
2599  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2600  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2601  * Each sub-page must be freed individually.
2602  *
2603  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2604  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2605  */
2606 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2607 {
2608         int i;
2609
2610         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2611         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2612
2613 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2614         /*
2615          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2616          * otherwise free the whole shadow.
2617          */
2618         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2619                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2620 #endif
2621
2622         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2623                 set_page_refcounted(page + i);
2624         split_page_owner(page, order);
2625 }
2626 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2627
2628 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2629 {
2630         unsigned long watermark;
2631         struct zone *zone;
2632         int mt;
2633
2634         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2635
2636         zone = page_zone(page);
2637         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2638
2639         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2640                 /*
2641                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2642                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2643                  * watermark, because we already know our high-order page
2644                  * exists.
2645                  */
2646                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2647                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2648                         return 0;
2649
2650                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2651         }
2652
2653         /* Remove page from free list */
2654         list_del(&page->lru);
2655         zone->free_area[order].nr_free--;
2656         rmv_page_order(page);
2657
2658         /*
2659          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2660          * pageblock
2661          */
2662         if (order >= pageblock_order - 1) {
2663                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2664                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2665                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2666                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2667                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2668                                 set_pageblock_migratetype(page,
2669                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2670                 }
2671         }
2672
2673
2674         return 1UL << order;
2675 }
2676
2677 /*
2678  * Update NUMA hit/miss statistics
2679  *
2680  * Must be called with interrupts disabled.
2681  */
2682 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2683 {
2684 #ifdef CONFIG_NUMA
2685         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2686
2687         if (z->node != numa_node_id())
2688                 local_stat = NUMA_OTHER;
2689
2690         if (z->node == preferred_zone->node)
2691                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2692         else {
2693                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2694                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2695         }
2696         __inc_zone_state(z, local_stat);
2697 #endif
2698 }
2699
2700 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2701 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2702                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2703                         struct list_head *list)
2704 {
2705         struct page *page;
2706
2707         do {
2708                 if (list_empty(list)) {
2709                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2710                                         pcp->batch, list,
2711                                         migratetype, cold);
2712                         if (unlikely(list_empty(list)))
2713                                 return NULL;
2714                 }
2715
2716                 if (cold)
2717                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2718                 else
2719                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2720
2721                 list_del(&page->lru);
2722                 pcp->count--;
2723         } while (check_new_pcp(page));
2724
2725         return page;
2726 }
2727
2728 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2729 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2730                         struct zone *zone, unsigned int order,
2731                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2732 {
2733         struct per_cpu_pages *pcp;
2734         struct list_head *list;
2735         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2736         struct page *page;
2737         unsigned long flags;
2738
2739         local_irq_save(flags);
2740         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2741         list = &pcp->lists[migratetype];
2742         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2743         if (page) {
2744                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2745                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2746         }
2747         local_irq_restore(flags);
2748         return page;
2749 }
2750
2751 /*
2752  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2753  */
2754 static inline
2755 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2756                         struct zone *zone, unsigned int order,
2757                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2758                         int migratetype)
2759 {
2760         unsigned long flags;
2761         struct page *page;
2762
2763         if (likely(order == 0)) {
2764                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2765                                 gfp_flags, migratetype);
2766                 goto out;
2767         }
2768
2769         /*
2770          * We most definitely don't want callers attempting to
2771          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2772          */
2773         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2774         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2775
2776         do {
2777                 page = NULL;
2778                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2779                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2780                         if (page)
2781                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2782                 }
2783                 if (!page)
2784                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2785         } while (page && check_new_pages(page, order));
2786         spin_unlock(&zone->lock);
2787         if (!page)
2788                 goto failed;
2789         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2790                                   get_pcppage_migratetype(page));
2791
2792         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2793         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2794         local_irq_restore(flags);
2795
2796 out:
2797         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2798         return page;
2799
2800 failed:
2801         local_irq_restore(flags);
2802         return NULL;
2803 }
2804
2805 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2806
2807 static struct {
2808         struct fault_attr attr;
2809
2810         bool ignore_gfp_highmem;
2811         bool ignore_gfp_reclaim;
2812         u32 min_order;
2813 } fail_page_alloc = {
2814         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2815         .ignore_gfp_reclaim = true,
2816         .ignore_gfp_highmem = true,
2817         .min_order = 1,
2818 };
2819
2820 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2821 {
2822         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2823 }
2824 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2825
2826 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2827 {
2828         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2829                 return false;
2830         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2831                 return false;
2832         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2833                 return false;
2834         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2835                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2836                 return false;
2837
2838         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2839 }
2840
2841 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2842
2843 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2844 {
2845         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2846         struct dentry *dir;
2847
2848         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2849                                         &fail_page_alloc.attr);
2850         if (IS_ERR(dir))
2851                 return PTR_ERR(dir);
2852
2853         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2854                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2855                 goto fail;
2856         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2857                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2858                 goto fail;
2859         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2860                                 &fail_page_alloc.min_order))
2861                 goto fail;
2862
2863         return 0;
2864 fail:
2865         debugfs_remove_recursive(dir);
2866
2867         return -ENOMEM;
2868 }
2869
2870 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2871
2872 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2873
2874 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2875
2876 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2877 {
2878         return false;
2879 }
2880
2881 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2882
2883 /*
2884  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2885  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2886  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2887  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2888  */
2889 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2890                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2891                          long free_pages)
2892 {
2893         long min = mark;
2894         int o;
2895         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2896
2897         /* free_pages may go negative - that's OK */
2898         free_pages -= (1 << order) - 1;
2899
2900         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2901                 min -= min / 2;
2902
2903         /*
2904          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2905          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2906          * atomic reserve but it avoids a search.
2907          */
2908         if (likely(!alloc_harder))
2909                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2910         else
2911                 min -= min / 4;
2912
2913 #ifdef CONFIG_CMA
2914         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2915         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2916                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2917 #endif
2918
2919         /*
2920          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2921          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2922          * even if a suitable page happened to be free.
2923          */
2924         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2925                 return false;
2926
2927         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2928         if (!order)
2929                 return true;
2930
2931         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2932         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2933                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2934                 int mt;
2935
2936                 if (!area->nr_free)
2937                         continue;
2938
2939                 if (alloc_harder)
2940                         return true;
2941
2942                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2943                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2944                                 return true;
2945                 }
2946
2947 #ifdef CONFIG_CMA
2948                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2949                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2950                         return true;
2951                 }
2952 #endif
2953         }
2954         return false;
2955 }
2956
2957 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2958                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2959 {
2960         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2961                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2962 }
2963
2964 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2965                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2966 {
2967         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2968         long cma_pages = 0;
2969
2970 #ifdef CONFIG_CMA
2971         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2972         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2973                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2974 #endif
2975
2976         /*
2977          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2978          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2979          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2980          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2981          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2982          */
2983         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2984                 return true;
2985
2986         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2987                                         free_pages);
2988 }
2989
2990 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2991                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2992 {
2993         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2994
2995         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2996                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2997
2998         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2999                                                                 free_pages);
3000 }
3001
3002 #ifdef CONFIG_NUMA
3003 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3004 {
3005         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3006                                 RECLAIM_DISTANCE;
3007 }
3008 #else   /* CONFIG_NUMA */
3009 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3010 {
3011         return true;
3012 }
3013 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3014
3015 /*
3016  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3017  * a page.
3018  */
3019 static struct page *
3020 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3021                                                 const struct alloc_context *ac)
3022 {
3023         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3024         struct zone *zone;
3025         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3026
3027         /*
3028          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3029          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3030          */
3031         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3032                                                                 ac->nodemask) {
3033                 struct page *page;
3034                 unsigned long mark;
3035
3036                 if (cpusets_enabled() &&
3037                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3038                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3039                                 continue;
3040                 /*
3041                  * When allocating a page cache page for writing, we
3042                  * want to get it from a node that is within its dirty
3043                  * limit, such that no single node holds more than its
3044                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3045                  * The dirty limits take into account the node's
3046                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3047                  * should be able to balance it without having to
3048                  * write pages from its LRU list.
3049                  *
3050                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3051                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3052                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3053                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3054                  * nodes are together not big enough to reach the
3055                  * global limit.  The proper fix for these situations
3056                  * will require awareness of nodes in the
3057                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3058                  */
3059                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3060                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3061                                 continue;
3062
3063                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3064                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3065                                 continue;
3066                         }
3067                 }
3068
3069                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3070                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3071                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3072                         int ret;
3073
3074                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3075                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3076                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3077                                 goto try_this_zone;
3078
3079                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3080                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3081                                 continue;
3082
3083                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3084                         switch (ret) {
3085                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3086                                 /* did not scan */
3087                                 continue;
3088                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3089                                 /* scanned but unreclaimable */
3090                                 continue;
3091                         default:
3092                                 /* did we reclaim enough */
3093                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3094                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3095                                         goto try_this_zone;
3096
3097                                 continue;
3098                         }
3099                 }
3100
3101 try_this_zone:
3102                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3103                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3104                 if (page) {
3105                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3106
3107                         /*
3108                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3109                          * if the pageblock should be reserved for the future
3110                          */
3111                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3112                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3113
3114                         return page;
3115                 }
3116         }
3117
3118         return NULL;
3119 }
3120
3121 /*
3122  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3123  * meminfo in irq context.
3124  */
3125 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3126 {
3127         bool ret = false;
3128
3129 #if NODES_SHIFT > 8
3130         ret = in_interrupt();
3131 #endif
3132         return ret;
3133 }
3134
3135 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3136 {
3137         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3138         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3139
3140         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3141                 return;
3142
3143         /*
3144          * This documents exceptions given to allocations in certain
3145          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3146          * of allowed nodes.
3147          */
3148         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3149                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3150                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3151                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3152         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3153                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3154
3155         show_mem(filter, nodemask);
3156 }
3157
3158 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3159 {
3160         struct va_format vaf;
3161         va_list args;
3162         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3163                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3164
3165         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3166                 return;
3167
3168         pr_warn("%s: ", current->comm);
3169
3170         va_start(args, fmt);
3171         vaf.fmt = fmt;
3172         vaf.va = &args;
3173         pr_cont("%pV", &vaf);
3174         va_end(args);
3175
3176         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3177         if (nodemask)
3178                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3179         else
3180                 pr_cont("(null)\n");
3181
3182         cpuset_print_current_mems_allowed();
3183
3184         dump_stack();
3185         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3186 }
3187
3188 static inline struct page *
3189 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3190                               unsigned int alloc_flags,
3191                               const struct alloc_context *ac)
3192 {
3193         struct page *page;
3194
3195         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3196                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3197         /*
3198          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3199          * are depleted
3200          */
3201         if (!page)
3202                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3203                                 alloc_flags, ac);
3204
3205         return page;
3206 }
3207
3208 static inline struct page *
3209 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3210         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3211 {
3212         struct oom_control oc = {
3213                 .zonelist = ac->zonelist,
3214                 .nodemask = ac->nodemask,
3215                 .memcg = NULL,
3216                 .gfp_mask = gfp_mask,
3217                 .order = order,
3218         };
3219         struct page *page;
3220
3221         *did_some_progress = 0;
3222
3223         /*
3224          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3225          * making progress for us.
3226          */
3227         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3228                 *did_some_progress = 1;
3229                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3230                 return NULL;
3231         }
3232
3233         /*
3234          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3235          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3236          * we're still under heavy pressure.
3237          */
3238         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3239                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3240         if (page)
3241                 goto out;
3242
3243         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3244         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3245                 goto out;
3246         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3247         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3248                 goto out;
3249         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3250         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3251                 goto out;
3252         if (pm_suspended_storage())
3253                 goto out;
3254         /*
3255          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3256          * other request to make a forward progress.
3257          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3258          * do much for this context but let's try it to at least get
3259          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3260          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3261          * failures more gracefully we should just bail out here.
3262          */
3263
3264         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3265         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3266                 goto out;
3267
3268         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3269         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3270                 *did_some_progress = 1;
3271
3272                 /*
3273                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3274                  * reserves
3275                  */
3276                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3277                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3278                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3279         }
3280 out:
3281         mutex_unlock(&oom_lock);
3282         return page;
3283 }
3284
3285 /*
3286  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3287  * killer is consider as the only way to move forward.
3288  */
3289 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3290
3291 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3292 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3293 static struct page *
3294 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3295                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3296                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3297 {
3298         struct page *page;
3299         unsigned int noreclaim_flag;
3300
3301         if (!order)
3302                 return NULL;
3303
3304         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3305         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3306                                                                         prio);
3307         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3308
3309         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3310                 return NULL;
3311
3312         /*
3313          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3314          * count a compaction stall
3315          */
3316         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3317
3318         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3319
3320         if (page) {
3321                 struct zone *zone = page_zone(page);
3322
3323                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3324                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3325                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3326                 return page;
3327         }
3328
3329         /*
3330          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3331          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3332          */
3333         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3334
3335         cond_resched();
3336
3337         return NULL;
3338 }
3339
3340 static inline bool
3341 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3342                      enum compact_result compact_result,
3343                      enum compact_priority *compact_priority,
3344                      int *compaction_retries)
3345 {
3346         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3347         int min_priority;
3348         bool ret = false;
3349         int retries = *compaction_retries;
3350         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3351
3352         if (!order)
3353                 return false;
3354
3355         if (compaction_made_progress(compact_result))
3356                 (*compaction_retries)++;
3357
3358         /*
3359          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3360          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3361          * failure could be caused by insufficient priority
3362          */
3363         if (compaction_failed(compact_result))
3364                 goto check_priority;
3365
3366         /*
3367          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3368          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3369          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3370          * compaction.
3371          */
3372         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3373                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3374                 goto out;
3375         }
3376
3377         /*
3378          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3379          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3380          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3381          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3382          * would need much more detailed feedback from compaction to
3383          * make a better decision.
3384          */
3385         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3386                 max_retries /= 4;
3387         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3388                 ret = true;
3389                 goto out;
3390         }
3391
3392         /*
3393          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3394          * all retries or failed at the lower priorities.
3395          */
3396 check_priority:
3397         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3398                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3399
3400         if (*compact_priority > min_priority) {
3401                 (*compact_priority)--;
3402                 *compaction_retries = 0;
3403                 ret = true;
3404         }
3405 out:
3406         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3407         return ret;
3408 }
3409 #else
3410 static inline struct page *
3411 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3412                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3413                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3414 {
3415         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3416         return NULL;
3417 }
3418
3419 static inline bool
3420 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3421                      enum compact_result compact_result,
3422                      enum compact_priority *compact_priority,
3423                      int *compaction_retries)
3424 {
3425         struct zone *zone;
3426         struct zoneref *z;
3427
3428         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3429                 return false;
3430
3431         /*
3432          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3433          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3434          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3435          * watermarks are OK.
3436          */
3437         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3438                                         ac->nodemask) {
3439                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3440                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3441                         return true;
3442         }
3443         return false;
3444 }
3445 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3446
3447 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3448 static int
3449 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3450                                         const struct alloc_context *ac)
3451 {
3452         struct reclaim_state reclaim_state;
3453         int progress;
3454         unsigned int noreclaim_flag;
3455
3456         cond_resched();
3457
3458         /* We now go into synchronous reclaim */
3459         cpuset_memory_pressure_bump();
3460         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3461         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3462         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3463         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3464
3465         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3466                                                                 ac->nodemask);
3467
3468         current->reclaim_state = NULL;
3469         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3470         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3471
3472         cond_resched();
3473
3474         return progress;
3475 }
3476
3477 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3478 static inline struct page *
3479 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3480                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3481                 unsigned long *did_some_progress)
3482 {
3483         struct page *page = NULL;
3484         bool drained = false;
3485
3486         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3487         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3488                 return NULL;
3489
3490 retry:
3491         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3492
3493         /*
3494          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3495          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3496          * Shrink them them and try again
3497          */
3498         if (!page && !drained) {
3499                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3500                 drain_all_pages(NULL);
3501                 drained = true;
3502                 goto retry;
3503         }
3504
3505         return page;
3506 }
3507
3508 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3509 {
3510         struct zoneref *z;
3511         struct zone *zone;
3512         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3513
3514         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3515                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3516                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3517                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3518                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3519         }
3520 }
3521
3522 static inline unsigned int
3523 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3524 {
3525         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3526
3527         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3528         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3529
3530         /*
3531          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3532          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3533          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3534          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3535          */
3536         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3537
3538         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3539                 /*
3540                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3541                  * if it can't schedule.
3542                  */
3543                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3544                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3545                 /*
3546                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3547                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3548                  */
3549                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3550         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3551                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3552
3553 #ifdef CONFIG_CMA
3554         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3555                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3556 #endif
3557         return alloc_flags;
3558 }
3559
3560 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3561 {
3562         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3563                 return false;
3564
3565         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3566                 return true;
3567         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3568                 return true;
3569         if (!in_interrupt() &&
3570                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3571                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3572                 return true;
3573
3574         return false;
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3579  * for the given allocation request.
3580  *
3581  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3582  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3583  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3584  *
3585  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3586  */
3587 static inline bool
3588 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3589                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3590                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3591 {
3592         struct zone *zone;
3593         struct zoneref *z;
3594
3595         /*
3596          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3597          * their order will become available due to high fragmentation so
3598          * always increment the no progress counter for them
3599          */
3600         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3601                 *no_progress_loops = 0;
3602         else
3603                 (*no_progress_loops)++;
3604
3605         /*
3606          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3607          * several times in the row.
3608          */
3609         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3610                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3611                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3612         }
3613
3614         /*
3615          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3616          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3617          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3618          * screwed and have to go OOM.
3619          */
3620         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3621                                         ac->nodemask) {
3622                 unsigned long available;
3623                 unsigned long reclaimable;
3624                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3625                 bool wmark;
3626
3627                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3628                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3629
3630                 /*
3631                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3632                  * reclaimable pages?
3633                  */
3634                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3635                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3636                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3637                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3638                 if (wmark) {
3639                         /*
3640                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3641                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3642                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3643                          * prevent from pre mature OOM
3644                          */
3645                         if (!did_some_progress) {
3646                                 unsigned long write_pending;
3647
3648                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3649                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3650
3651                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3652                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3653                                         return true;
3654                                 }
3655                         }
3656
3657                         /*
3658                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3659                          * context and the current implementation of the WQ
3660                          * concurrency control doesn't recognize that
3661                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3662                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3663                          * do a short sleep here rather than calling
3664                          * cond_resched().
3665                          */
3666                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3667                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3668                         else
3669                                 cond_resched();
3670
3671                         return true;
3672                 }
3673         }
3674
3675         return false;
3676 }
3677
3678 static inline bool
3679 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3680 {
3681         /*
3682          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3683          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3684          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3685          * such a way the check therein was true, and then it became false
3686          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3687          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3688          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3689          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3690          * caller can deal with a violated nodemask.
3691          */
3692         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3693                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3694                 ac->nodemask = NULL;
3695                 return true;
3696         }
3697
3698         /*
3699          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3700          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3701          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3702          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3703          * retry.
3704          */
3705         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3706                 return true;
3707
3708         return false;
3709 }
3710
3711 static inline struct page *
3712 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3713                                                 struct alloc_context *ac)
3714 {
3715         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3716         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3717         struct page *page = NULL;
3718         unsigned int alloc_flags;
3719         unsigned long did_some_progress;
3720         enum compact_priority compact_priority;
3721         enum compact_result compact_result;
3722         int compaction_retries;
3723         int no_progress_loops;
3724         unsigned long alloc_start = jiffies;
3725         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3726         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3727
3728         /*
3729          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3730          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3731          * be using allocators in order of preference for an area that is
3732          * too large.
3733          */
3734         if (order >= MAX_ORDER) {
3735                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3736                 return NULL;
3737         }
3738
3739         /*
3740          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3741          * callers that are not in atomic context.
3742          */
3743         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3744                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3745                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3746
3747 retry_cpuset:
3748         compaction_retries = 0;
3749         no_progress_loops = 0;
3750         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3751         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3752
3753         /*
3754          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3755          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3756          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3757          */
3758         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3759
3760         /*
3761          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3762          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3763          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3764          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3765          */
3766         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3767                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3768         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3769                 goto nopage;
3770
3771         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3772                 wake_all_kswapds(order, ac);
3773
3774         /*
3775          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3776          * that first
3777          */
3778         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3779         if (page)
3780                 goto got_pg;
3781
3782         /*
3783          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3784          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3785          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3786          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3787          * same migratetype.
3788          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3789          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3790          */
3791         if (can_direct_reclaim &&
3792                         (costly_order ||
3793                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3794                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3795                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3796                                                 alloc_flags, ac,
3797                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3798                                                 &compact_result);
3799                 if (page)
3800                         goto got_pg;
3801
3802                 /*
3803                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3804                  * includes THP page fault allocations
3805                  */
3806                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3807                         /*
3808                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3809                          * it is because sync compaction recently failed. If
3810                          * this is the case and the caller requested a THP
3811                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3812                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3813                          * direct reclaim.
3814                          */
3815                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3816                                 goto nopage;
3817
3818                         /*
3819                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3820                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3821                          * using async compaction.
3822                          */
3823                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3824                 }
3825         }
3826
3827 retry:
3828         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3829         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3830                 wake_all_kswapds(order, ac);
3831
3832         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3833                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3834
3835         /*
3836          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3837          * These allocations are high priority and system rather than user
3838          * orientated.
3839          */
3840         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3841                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3842                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3843                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3844         }
3845
3846         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3847         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3848         if (page)
3849                 goto got_pg;
3850
3851         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3852         if (!can_direct_reclaim)
3853                 goto nopage;
3854
3855         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3856         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3857                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3858                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3859                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3860                 stall_timeout += 10 * HZ;
3861         }
3862
3863         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3864         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3865                 goto nopage;
3866
3867         /* Try direct reclaim and then allocating */
3868         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3869                                                         &did_some_progress);
3870         if (page)
3871                 goto got_pg;
3872
3873         /* Try direct compaction and then allocating */
3874         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3875                                         compact_priority, &compact_result);
3876         if (page)
3877                 goto got_pg;
3878
3879         /* Do not loop if specifically requested */
3880         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3881                 goto nopage;
3882
3883         /*
3884          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3885          * __GFP_REPEAT
3886          */
3887         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3888                 goto nopage;
3889
3890         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3891                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3892                 goto retry;
3893
3894         /*
3895          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3896          * reclaim is not able to make any progress because the current
3897          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3898          * of free memory (see __compaction_suitable)
3899          */
3900         if (did_some_progress > 0 &&
3901                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3902                                 compact_result, &compact_priority,
3903                                 &compaction_retries))
3904                 goto retry;
3905
3906
3907         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
3908         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3909                 goto retry_cpuset;
3910
3911         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3912         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3913         if (page)
3914                 goto got_pg;
3915
3916         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3917         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
3918             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
3919              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
3920                 goto nopage;
3921
3922         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3923         if (did_some_progress) {
3924                 no_progress_loops = 0;
3925                 goto retry;
3926         }
3927
3928 nopage:
3929         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
3930         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
3931                 goto retry_cpuset;
3932
3933         /*
3934          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
3935          * we always retry
3936          */
3937         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3938                 /*
3939                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3940                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
3941                  */
3942                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
3943                         goto fail;
3944
3945                 /*
3946                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
3947                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3948                  * for somebody to do a work for us
3949                  */
3950                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
3951
3952                 /*
3953                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
3954                  * are not prepared for much so let's warn about these users
3955                  * so that we can identify them and convert them to something
3956                  * else.
3957                  */
3958                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3959
3960                 /*
3961                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3962                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
3963                  * could deplete whole memory reserves which would just make
3964                  * the situation worse
3965                  */
3966                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
3967                 if (page)
3968                         goto got_pg;
3969
3970                 cond_resched();
3971                 goto retry;
3972         }
3973 fail:
3974         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
3975                         "page allocation failure: order:%u", order);
3976 got_pg:
3977         return page;
3978 }
3979
3980 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3981                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
3982                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
3983                 unsigned int *alloc_flags)
3984 {
3985         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
3986         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
3987         ac->nodemask = nodemask;
3988         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
3989
3990         if (cpusets_enabled()) {
3991                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3992                 if (!ac->nodemask)
3993                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3994                 else
3995                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3996         }
3997
3998         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3999
4000         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4001
4002         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4003                 return false;
4004
4005         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4006                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4007
4008         return true;
4009 }
4010
4011 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4012 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
4013                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
4014 {
4015         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4016         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4017
4018         /*
4019          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4020          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4021          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4022          */
4023         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4024                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4025 }
4026
4027 /*
4028  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4029  */
4030 struct page *
4031 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4032                                                         nodemask_t *nodemask)
4033 {
4034         struct page *page;
4035         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4036         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4037         struct alloc_context ac = { };
4038
4039         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4040         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4041                 return NULL;
4042
4043         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4044
4045         /* First allocation attempt */
4046         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4047         if (likely(page))
4048                 goto out;
4049
4050         /*
4051          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4052          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4053          * from a particular context which has been marked by
4054          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4055          */
4056         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4057         ac.spread_dirty_pages = false;
4058
4059         /*
4060          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4061          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4062          */
4063         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4064                 ac.nodemask = nodemask;
4065
4066         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4067
4068 out:
4069         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4070             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4071                 __free_pages(page, order);
4072                 page = NULL;
4073         }
4074
4075         if (kmemcheck_enabled && page)
4076                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4077
4078         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4079
4080         return page;
4081 }
4082 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4083
4084 /*
4085  * Common helper functions.
4086  */
4087 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4088 {
4089         struct page *page;
4090
4091         /*
4092          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4093          * a highmem page
4094          */
4095         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4096
4097         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4098         if (!page)
4099                 return 0;
4100         return (unsigned long) page_address(page);
4101 }
4102 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4103
4104 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4105 {
4106         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4107 }
4108 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4109
4110 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4111 {
4112         if (put_page_testzero(page)) {
4113                 if (order == 0)
4114                         free_hot_cold_page(page, false);
4115                 else
4116                         __free_pages_ok(page, order);
4117         }
4118 }
4119
4120 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4121
4122 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4123 {
4124         if (addr != 0) {
4125                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4126                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4127         }
4128 }
4129
4130 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4131
4132 /*
4133  * Page Fragment:
4134  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4135  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4136  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4137  *
4138  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4139  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4140  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4141  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4142  */
4143 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4144                                              gfp_t gfp_mask)
4145 {
4146         struct page *page = NULL;
4147         gfp_t gfp = gfp_mask;
4148
4149 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4150         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4151                     __GFP_NOMEMALLOC;
4152         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4153                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4154         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4155 #endif
4156         if (unlikely(!page))
4157                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4158
4159         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4160
4161         return page;
4162 }
4163
4164 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4165 {
4166         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4167
4168         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4169                 unsigned int order = compound_order(page);
4170
4171                 if (order == 0)
4172                         free_hot_cold_page(page, false);
4173                 else
4174                         __free_pages_ok(page, order);
4175         }
4176 }
4177 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4178
4179 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4180                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4181 {
4182         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4183         struct page *page;
4184         int offset;
4185
4186         if (unlikely(!nc->va)) {
4187 refill:
4188                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4189                 if (!page)
4190                         return NULL;
4191
4192 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4193                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4194                 size = nc->size;
4195 #endif
4196                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4197                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4198                  */
4199                 page_ref_add(page, size - 1);
4200
4201                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4202                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4203                 nc->pagecnt_bias = size;
4204                 nc->offset = size;
4205         }
4206
4207         offset = nc->offset - fragsz;
4208         if (unlikely(offset < 0)) {
4209                 page = virt_to_page(nc->va);
4210
4211                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4212                         goto refill;
4213
4214 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4215                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4216                 size = nc->size;
4217 #endif
4218                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4219                 set_page_count(page, size);
4220
4221                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4222                 nc->pagecnt_bias = size;
4223                 offset = size - fragsz;
4224         }
4225
4226         nc->pagecnt_bias--;
4227         nc->offset = offset;
4228
4229         return nc->va + offset;
4230 }
4231 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4232
4233 /*
4234  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4235  */
4236 void page_frag_free(void *addr)
4237 {
4238         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4239
4240         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4241                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4242 }
4243 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4244
4245 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4246                 size_t size)
4247 {
4248         if (addr) {
4249                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4250                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4251
4252                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4253                 while (used < alloc_end) {
4254                         free_page(used);
4255                         used += PAGE_SIZE;
4256                 }
4257         }
4258         return (void *)addr;
4259 }
4260
4261 /**
4262  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4263  * @size: the number of bytes to allocate
4264  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4265  *
4266  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4267  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4268  * allocate memory in power-of-two pages.
4269  *
4270  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4271  *
4272  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4273  */
4274 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4275 {
4276         unsigned int order = get_order(size);
4277         unsigned long addr;
4278
4279         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4280         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4281 }
4282 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4283
4284 /**
4285  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4286  *                         pages on a node.
4287  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4288  * @size: the number of bytes to allocate
4289  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4290  *
4291  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4292  * back.
4293  */
4294 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4295 {
4296         unsigned int order = get_order(size);
4297         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4298         if (!p)
4299                 return NULL;
4300         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4301 }
4302
4303 /**
4304  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4305  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4306  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4307  *
4308  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4309  */
4310 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4311 {
4312         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4313         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4314
4315         while (addr < end) {
4316                 free_page(addr);
4317                 addr += PAGE_SIZE;
4318         }
4319 }
4320 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4321
4322 /**
4323  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4324  * @offset: The zone index of the highest zone
4325  *
4326  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4327  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4328  * zone, the number of pages is calculated as:
4329  *
4330  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4331  */
4332 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4333 {
4334         struct zoneref *z;
4335         struct zone *zone;
4336
4337         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4338         unsigned long sum = 0;
4339
4340         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4341
4342         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4343                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4344                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4345                 if (size > high)
4346                         sum += size - high;
4347         }
4348
4349         return sum;
4350 }
4351
4352 /**
4353  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4354  *
4355  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4356  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4357  */
4358 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4359 {
4360         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4361 }
4362 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4363
4364 /**
4365  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4366  *
4367  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4368  * high watermark within all zones.
4369  */
4370 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4371 {
4372         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4373 }
4374
4375 static inline void show_node(struct zone *zone)
4376 {
4377         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4378                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4379 }
4380
4381 long si_mem_available(void)
4382 {
4383         long available;
4384         unsigned long pagecache;
4385         unsigned long wmark_low = 0;
4386         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4387         struct zone *zone;
4388         int lru;
4389
4390         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4391                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4392
4393         for_each_zone(zone)
4394                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4395
4396         /*
4397          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4398          * without causing swapping.
4399          */
4400         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4401
4402         /*
4403          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4404          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4405          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4406          */
4407         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4408         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4409         available += pagecache;
4410
4411         /*
4412          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4413          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4414          */
4415         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4416                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4417
4418         if (available < 0)
4419                 available = 0;
4420         return available;
4421 }
4422 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4423
4424 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4425 {
4426         val->totalram = totalram_pages;
4427         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4428         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4429         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4430         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4431         val->freehigh = nr_free_highpages();
4432         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4433 }
4434
4435 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4436
4437 #ifdef CONFIG_NUMA
4438 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4439 {
4440         int zone_type;          /* needs to be signed */
4441         unsigned long managed_pages = 0;
4442         unsigned long managed_highpages = 0;
4443         unsigned long free_highpages = 0;
4444         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4445
4446         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4447                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4448         val->totalram = managed_pages;
4449         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4450         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4451 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4452         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4453                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4454
4455                 if (is_highmem(zone)) {
4456                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4457                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4458                 }
4459         }
4460         val->totalhigh = managed_highpages;
4461         val->freehigh = free_highpages;
4462 #else
4463         val->totalhigh = managed_highpages;
4464         val->freehigh = free_highpages;
4465 #endif
4466         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4467 }
4468 #endif
4469
4470 /*
4471  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4472  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4473  */
4474 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4475 {
4476         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4477                 return false;
4478
4479         /*
4480          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4481          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4482          * have to be precise here.
4483          */
4484         if (!nodemask)
4485                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4486
4487         return !node_isset(nid, *nodemask);
4488 }
4489
4490 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4491
4492 static void show_migration_types(unsigned char type)
4493 {
4494         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4495                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4496                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4497                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4498                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4499 #ifdef CONFIG_CMA
4500                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4501 #endif
4502 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4503                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4504 #endif
4505         };
4506         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4507         char *p = tmp;
4508         int i;
4509
4510         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4511                 if (type & (1 << i))
4512                         *p++ = types[i];
4513         }
4514
4515         *p = '\0';
4516         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4517 }
4518
4519 /*
4520  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4521  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4522  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4523  *
4524  * Bits in @filter:
4525  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4526  *   cpuset.
4527  */
4528 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4529 {
4530         unsigned long free_pcp = 0;
4531         int cpu;
4532         struct zone *zone;
4533         pg_data_t *pgdat;
4534
4535         for_each_populated_zone(zone) {
4536                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4537                         continue;
4538
4539                 for_each_online_cpu(cpu)
4540                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4541         }
4542
4543         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4544                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4545                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4546                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4547                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4548                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4549                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4550                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4551                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4552                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4553                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4554                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4555                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4556                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4557                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4558                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4559                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4560                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4561                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4562                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4563                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4564                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4565                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4566                 free_pcp,
4567                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4568
4569         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4570                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4571                         continue;
4572
4573                 printk("Node %d"
4574                         " active_anon:%lukB"
4575                         " inactive_anon:%lukB"
4576                         " active_file:%lukB"
4577                         " inactive_file:%lukB"
4578                         " unevictable:%lukB"
4579                         " isolated(anon):%lukB"
4580                         " isolated(file):%lukB"
4581                         " mapped:%lukB"
4582                         " dirty:%lukB"
4583                         " writeback:%lukB"
4584                         " shmem:%lukB"
4585 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4586                         " shmem_thp: %lukB"
4587                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4588                         " anon_thp: %lukB"
4589 #endif
4590                         " writeback_tmp:%lukB"
4591                         " unstable:%lukB"
4592                         " all_unreclaimable? %s"
4593                         "\n",
4594                         pgdat->node_id,
4595                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4596                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4597                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4598                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4599                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4600                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4601                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4602                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4603                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4604                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4605                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4606 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4607                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4608                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4609                                         * HPAGE_PMD_NR),
4610                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4611 #endif
4612                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4613                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4614                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4615                                 "yes" : "no");
4616         }
4617
4618         for_each_populated_zone(zone) {
4619                 int i;
4620
4621                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4622                         continue;
4623
4624                 free_pcp = 0;
4625                 for_each_online_cpu(cpu)
4626                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4627
4628                 show_node(zone);
4629                 printk(KERN_CONT
4630                         "%s"
4631                         " free:%lukB"
4632                         " min:%lukB"
4633                         " low:%lukB"
4634                         " high:%lukB"
4635                         " active_anon:%lukB"
4636                         " inactive_anon:%lukB"
4637                         " active_file:%lukB"
4638                         " inactive_file:%lukB"
4639                         " unevictable:%lukB"
4640                         " writepending:%lukB"
4641                         " present:%lukB"
4642                         " managed:%lukB"
4643                         " mlocked:%lukB"
4644                         " kernel_stack:%lukB"
4645                         " pagetables:%lukB"
4646                         " bounce:%lukB"
4647                         " free_pcp:%lukB"
4648                         " local_pcp:%ukB"
4649                         " free_cma:%lukB"
4650                         "\n",
4651                         zone->name,
4652                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4653                         K(min_wmark_pages(zone)),
4654                         K(low_wmark_pages(zone)),
4655                         K(high_wmark_pages(zone)),
4656                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4657                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4658                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4659                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4660                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4661                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4662                         K(zone->present_pages),
4663                         K(zone->managed_pages),
4664                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4665                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4666                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4667                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4668                         K(free_pcp),
4669                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4670                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4671                 printk("lowmem_reserve[]:");
4672                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4673                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4674                 printk(KERN_CONT "\n");
4675         }
4676
4677         for_each_populated_zone(zone) {
4678                 unsigned int order;
4679                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4680                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4681
4682                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4683                         continue;
4684                 show_node(zone);
4685                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4686
4687                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4688                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4689                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4690                         int type;
4691
4692                         nr[order] = area->nr_free;
4693                         total += nr[order] << order;
4694
4695                         types[order] = 0;
4696                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4697                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4698                                         types[order] |= 1 << type;
4699                         }
4700                 }
4701                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4702                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4703                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4704                                nr[order], K(1UL) << order);
4705                         if (nr[order])
4706                                 show_migration_types(types[order]);
4707                 }
4708                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4709         }
4710
4711         hugetlb_show_meminfo();
4712
4713         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4714
4715         show_swap_cache_info();
4716 }
4717
4718 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4719 {
4720         zoneref->zone = zone;
4721         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4722 }
4723
4724 /*
4725  * Builds allocation fallback zone lists.
4726  *
4727  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4728  */
4729 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4730                                 int nr_zones)
4731 {
4732         struct zone *zone;
4733         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4734
4735         do {
4736                 zone_type--;
4737                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4738                 if (managed_zone(zone)) {
4739                         zoneref_set_zone(zone,
4740                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4741                         check_highest_zone(zone_type);
4742                 }
4743         } while (zone_type);
4744
4745         return nr_zones;
4746 }
4747
4748
4749 /*
4750  *  zonelist_order:
4751  *  0 = automatic detection of better ordering.
4752  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4753  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4754  *
4755  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4756  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4757  */
4758 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4759 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4760 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4761
4762 /* zonelist order in the kernel.
4763  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4764  */
4765 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4766 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4767
4768
4769 #ifdef CONFIG_NUMA
4770 /* The value user specified ....changed by config */
4771 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4772 /* string for sysctl */
4773 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4774 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4775
4776 /*
4777  * interface for configure zonelist ordering.
4778  * command line option "numa_zonelist_order"
4779  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4780  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4781  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4782  */
4783
4784 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4785 {
4786         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4787                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4788         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4789                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4790         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4791                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4792         } else {
4793                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4794                 return -EINVAL;
4795         }
4796         return 0;
4797 }
4798
4799 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4800 {
4801         int ret;
4802
4803         if (!s)
4804                 return 0;
4805
4806         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4807         if (ret == 0)
4808                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4809
4810         return ret;
4811 }
4812 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4813
4814 /*
4815  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4816  */
4817 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4818                 void __user *buffer, size_t *length,
4819                 loff_t *ppos)
4820 {
4821         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4822         int ret;
4823         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4824
4825         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4826         if (write) {
4827                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4828                         ret = -EINVAL;
4829                         goto out;
4830                 }
4831                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4832         }
4833         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4834         if (ret)
4835                 goto out;
4836         if (write) {
4837                 int oldval = user_zonelist_order;
4838
4839                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4840                 if (ret) {
4841                         /*
4842                          * bogus value.  restore saved string
4843                          */
4844                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4845                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4846                         user_zonelist_order = oldval;
4847                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4848                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4849                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4850                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4851                 }
4852         }
4853 out:
4854         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4855         return ret;
4856 }
4857
4858
4859 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4860 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4861
4862 /**
4863  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4864  * @node: node whose fallback list we're appending
4865  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4866  *
4867  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4868  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4869  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4870  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4871  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4872  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4873  * on them otherwise.
4874  * It returns -1 if no node is found.
4875  */
4876 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4877 {
4878         int n, val;
4879         int min_val = INT_MAX;
4880         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4881         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4882
4883         /* Use the local node if we haven't already */
4884         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4885                 node_set(node, *used_node_mask);
4886                 return node;
4887         }
4888
4889         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4890
4891                 /* Don't want a node to appear more than once */
4892                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4893                         continue;
4894
4895                 /* Use the distance array to find the distance */
4896                 val = node_distance(node, n);
4897
4898                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4899                 val += (n < node);
4900
4901                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4902                 tmp = cpumask_of_node(n);
4903                 if (!cpumask_empty(tmp))
4904                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4905
4906                 /* Slight preference for less loaded node */
4907                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4908                 val += node_load[n];
4909
4910                 if (val < min_val) {
4911                         min_val = val;
4912                         best_node = n;
4913                 }
4914         }
4915
4916         if (best_node >= 0)
4917                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4918
4919         return best_node;
4920 }
4921
4922
4923 /*
4924  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4925  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4926  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4927  */
4928 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4929 {
4930         int j;
4931         struct zonelist *zonelist;
4932
4933         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4934         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4935                 ;
4936         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4937         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4938         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4939 }
4940
4941 /*
4942  * Build gfp_thisnode zonelists
4943  */
4944 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4945 {
4946         int j;
4947         struct zonelist *zonelist;
4948
4949         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4950         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4951         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4952         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4953 }
4954
4955 /*
4956  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4957  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4958  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4959  * may still exist in local DMA zone.
4960  */
4961 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4962
4963 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4964 {
4965         int pos, j, node;
4966         int zone_type;          /* needs to be signed */
4967         struct zone *z;
4968         struct zonelist *zonelist;
4969
4970         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4971         pos = 0;
4972         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4973                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4974                         node = node_order[j];
4975                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4976                         if (managed_zone(z)) {
4977                                 zoneref_set_zone(z,
4978                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4979                                 check_highest_zone(zone_type);
4980                         }
4981                 }
4982         }
4983         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4984         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4985 }
4986
4987 #if defined(CONFIG_64BIT)
4988 /*
4989  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4990  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4991  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4992  */
4993 static int default_zonelist_order(void)
4994 {
4995         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4996 }
4997 #else
4998 /*
4999  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
5000  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
5001  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
5002  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
5003  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
5004  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
5005  */
5006 static int default_zonelist_order(void)
5007 {
5008         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
5009 }
5010 #endif /* CONFIG_64BIT */
5011
5012 static void set_zonelist_order(void)
5013 {
5014         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
5015                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
5016         else
5017                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
5018 }
5019
5020 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5021 {
5022         int i, node, load;
5023         nodemask_t used_mask;
5024         int local_node, prev_node;
5025         struct zonelist *zonelist;
5026         unsigned int order = current_zonelist_order;
5027
5028         /* initialize zonelists */
5029         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5030                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5031                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5032                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5033         }
5034
5035         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5036         local_node = pgdat->node_id;
5037         load = nr_online_nodes;
5038         prev_node = local_node;
5039         nodes_clear(used_mask);
5040
5041         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5042         i = 0;
5043
5044         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5045                 /*
5046                  * We don't want to pressure a particular node.
5047                  * So adding penalty to the first node in same
5048                  * distance group to make it round-robin.
5049                  */
5050                 if (node_distance(local_node, node) !=
5051                     node_distance(local_node, prev_node))
5052                         node_load[node] = load;
5053
5054                 prev_node = node;
5055                 load--;
5056                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5057                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5058                 else
5059                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5060         }
5061
5062         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5063                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5064                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5065         }
5066
5067         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5068 }
5069
5070 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5071 /*
5072  * Return node id of node used for "local" allocations.
5073  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5074  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5075  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5076  */
5077 int local_memory_node(int node)
5078 {
5079         struct zoneref *z;
5080
5081         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5082                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5083                                    NULL);
5084         return z->zone->node;
5085 }
5086 #endif
5087
5088 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5089 static void setup_min_slab_ratio(void);
5090 #else   /* CONFIG_NUMA */
5091
5092 static void set_zonelist_order(void)
5093 {
5094         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5095 }
5096
5097 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5098 {
5099         int node, local_node;
5100         enum zone_type j;
5101         struct zonelist *zonelist;
5102
5103         local_node = pgdat->node_id;
5104
5105         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5106         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5107
5108         /*
5109          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5110          * of all the other nodes.
5111          * We don't want to pressure a particular node, so when
5112          * building the zones for node N, we make sure that the
5113          * zones coming right after the local ones are those from
5114          * node N+1 (modulo N)
5115          */
5116         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5117                 if (!node_online(node))
5118                         continue;
5119                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5120         }
5121         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5122                 if (!node_online(node))
5123                         continue;
5124                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5125         }
5126
5127         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5128         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5129 }
5130
5131 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5132
5133 /*
5134  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5135  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5136  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5137  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5138  * with interrupts disabled.
5139  *
5140  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5141  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5142  * hotplugged processors.
5143  *
5144  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5145  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5146  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5147  */
5148 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5149 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5150 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5151 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5152
5153 /*
5154  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5155  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5156  */
5157 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5158
5159 /* return values int ....just for stop_machine() */
5160 static int __build_all_zonelists(void *data)
5161 {
5162         int nid;
5163         int cpu;
5164         pg_data_t *self = data;
5165
5166 #ifdef CONFIG_NUMA
5167         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5168 #endif
5169
5170         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5171                 build_zonelists(self);
5172         }
5173
5174         for_each_online_node(nid) {
5175                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5176
5177                 build_zonelists(pgdat);
5178         }
5179
5180         /*
5181          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5182          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5183          * each zone will be allocated later when the per cpu
5184          * allocator is available.
5185          *
5186          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5187          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5188          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5189          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5190          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5191          * (a chicken-egg dilemma).
5192          */
5193         for_each_possible_cpu(cpu) {
5194                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5195
5196 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5197                 /*
5198                  * We now know the "local memory node" for each node--
5199                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5200                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5201                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5202                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5203                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5204                  */
5205                 if (cpu_online(cpu))
5206                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5207 #endif
5208         }
5209
5210         return 0;
5211 }
5212
5213 static noinline void __init
5214 build_all_zonelists_init(void)
5215 {
5216         __build_all_zonelists(NULL);
5217         mminit_verify_zonelist();
5218         cpuset_init_current_mems_allowed();
5219 }
5220
5221 /*
5222  * Called with zonelists_mutex held always
5223  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5224  *
5225  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5226  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5227  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5228  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5229  */
5230 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5231 {
5232         set_zonelist_order();
5233
5234         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5235                 build_all_zonelists_init();
5236         } else {
5237 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5238                 if (zone)
5239                         setup_zone_pageset(zone);
5240 #endif
5241                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5242                    of zonelist */
5243                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5244                 /* cpuset refresh routine should be here */
5245         }
5246         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5247         /*
5248          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5249          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5250          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5251          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5252          * disabled and enable it later
5253          */
5254         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5255                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5256         else
5257                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5258
5259         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5260                 nr_online_nodes,
5261                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5262                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5263                 vm_total_pages);
5264 #ifdef CONFIG_NUMA
5265         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5266 #endif
5267 }
5268
5269 /*
5270  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5271  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5272  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5273  */
5274 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5275                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5276 {
5277         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5278         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5279         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5280         unsigned long pfn;
5281         unsigned long nr_initialised = 0;
5282 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5283         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5284 #endif
5285
5286         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5287                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5288
5289         /*
5290          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5291          * memory
5292          */
5293         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5294                 start_pfn += altmap->reserve;
5295
5296         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5297                 /*
5298                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5299                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5300                  */
5301                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5302                         goto not_early;
5303
5304                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5305 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5306                         /*
5307                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5308                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5309                          * on our next iteration of the loop.
5310                          */
5311                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5312 #endif
5313                         continue;
5314                 }
5315                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5316                         continue;
5317                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5318                         break;
5319
5320 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5321                 /*
5322                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5323                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5324                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5325                  */
5326                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5327                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5328                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5329                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5330                                                 break;
5331                                 r = tmp;
5332                         }
5333                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5334                             memblock_is_mirror(r)) {
5335                                 /* already initialized as NORMAL */
5336                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5337                                 continue;
5338                         }
5339                 }
5340 #endif
5341
5342 not_early:
5343                 /*
5344                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5345                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5346                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5347                  * the address space during boot when many long-lived
5348                  * kernel allocations are made.
5349                  *
5350                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5351                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5352                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5353                  * pfn out of zone.
5354                  */
5355                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5356                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5357
5358                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5359                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5360                 } else {
5361                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5362                 }
5363         }
5364 }
5365
5366 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5367 {
5368         unsigned int order, t;
5369         for_each_migratetype_order(order, t) {
5370                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5371                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5372         }
5373 }
5374
5375 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5376 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5377         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5378 #endif
5379
5380 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5381 {
5382 #ifdef CONFIG_MMU
5383         int batch;
5384
5385         /*
5386          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5387          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5388          *
5389          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5390          */
5391         batch = zone->managed_pages / 1024;
5392         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5393                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5394         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5395         if (batch < 1)
5396                 batch = 1;
5397
5398         /*
5399          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5400          * of 2 value was found to be more likely to have
5401          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5402          *
5403          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5404          * batches of pages, one task can end up with a lot
5405          * of pages of one half of the possible page colors
5406          * and the other with pages of the other colors.
5407          */
5408         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5409
5410         return batch;
5411
5412 #else
5413         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5414          * conditions.
5415          *
5416          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5417          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5418          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5419          *
5420          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5421          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5422          * can be a significant delay between the individual batches being
5423          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5424          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5425          */
5426         return 0;
5427 #endif
5428 }
5429
5430 /*
5431  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5432  * ->batch must never be higher then ->high.
5433  * The following function updates them in a safe manner without read side
5434  * locking.
5435  *
5436  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5437  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5438  *
5439  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5440  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5441  * exist).
5442  */
5443 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5444                 unsigned long batch)
5445 {
5446        /* start with a fail safe value for batch */
5447         pcp->batch = 1;
5448         smp_wmb();
5449
5450        /* Update high, then batch, in order */
5451         pcp->high = high;
5452         smp_wmb();
5453
5454         pcp->batch = batch;
5455 }
5456
5457 /* a companion to pageset_set_high() */
5458 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5459 {
5460         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5461 }
5462
5463 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5464 {
5465         struct per_cpu_pages *pcp;
5466         int migratetype;
5467
5468         memset(p, 0, sizeof(*p));
5469
5470         pcp = &p->pcp;
5471         pcp->count = 0;
5472         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5473                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5474 }
5475
5476 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5477 {
5478         pageset_init(p);
5479         pageset_set_batch(p, batch);
5480 }
5481
5482 /*
5483  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5484  * to the value high for the pageset p.
5485  */
5486 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5487                                 unsigned long high)
5488 {
5489         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5490         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5491                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5492
5493         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5494 }
5495
5496 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5497                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5498 {
5499         if (percpu_pagelist_fraction)
5500                 pageset_set_high(pcp,
5501                         (zone->managed_pages /
5502                                 percpu_pagelist_fraction));
5503         else
5504                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5505 }
5506
5507 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5508 {
5509         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5510
5511         pageset_init(pcp);
5512         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5513 }
5514
5515 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5516 {
5517         int cpu;
5518         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5519         for_each_possible_cpu(cpu)
5520                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5521 }
5522
5523 /*
5524  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5525  * Before this call only boot pagesets were available.
5526  */
5527 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5528 {
5529         struct pglist_data *pgdat;
5530         struct zone *zone;
5531
5532         for_each_populated_zone(zone)
5533                 setup_zone_pageset(zone);
5534
5535         for_each_online_pgdat(pgdat)
5536                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5537                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5538 }
5539
5540 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5541 {
5542         /*
5543          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5544          * relies on the ability of the linker to provide the
5545          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5546          */
5547         zone->pageset = &boot_pageset;
5548
5549         if (populated_zone(zone))
5550                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5551                         zone->name, zone->present_pages,
5552                                          zone_batchsize(zone));
5553 }
5554
5555 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5556                                         unsigned long zone_start_pfn,
5557                                         unsigned long size)
5558 {
5559         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5560
5561         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5562
5563         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5564
5565         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5566                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5567                         pgdat->node_id,
5568                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5569                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5570
5571         zone_init_free_lists(zone);
5572         zone->initialized = 1;
5573 }
5574
5575 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5576 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5577
5578 /*
5579  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5580  */
5581 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5582                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5583 {
5584         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5585         int nid;
5586
5587         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5588                 return state->last_nid;
5589
5590         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5591         if (nid != -1) {
5592                 state->last_start = start_pfn;
5593                 state->last_end = end_pfn;
5594                 state->last_nid = nid;
5595         }
5596
5597         return nid;
5598 }
5599 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5600
5601 /**
5602  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5603  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5604  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5605  *
5606  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5607  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5608  * memblock_free_early_nid() manually.
5609  */
5610 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5611 {
5612         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5613         int i, this_nid;
5614
5615         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5616                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5617                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5618
5619                 if (start_pfn < end_pfn)
5620                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5621                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5622                                         this_nid);
5623         }
5624 }
5625
5626 /**
5627  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5628  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5629  *
5630  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5631  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5632  */
5633 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5634 {
5635         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5636         int i, this_nid;
5637
5638         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5639                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5640 }
5641
5642 /**
5643  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5644  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5645  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5646  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5647  *
5648  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5649  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5650  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5651  * PFNs will be 0.
5652  */
5653 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5654                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5655 {
5656         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5657         int i;
5658
5659         *start_pfn = -1UL;
5660         *end_pfn = 0;
5661
5662         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5663                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5664                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5665         }
5666
5667         if (*start_pfn == -1UL)
5668                 *start_pfn = 0;
5669 }
5670
5671 /*
5672  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5673  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5674  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5675  */
5676 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5677 {
5678         int zone_index;
5679         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5680                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5681                         continue;
5682
5683                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5684                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5685                         break;
5686         }
5687
5688         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5689         movable_zone = zone_index;
5690 }
5691
5692 /*
5693  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5694  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5695  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5696  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5697  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5698  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5699  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5700  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5701  */
5702 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5703                                         unsigned long zone_type,
5704                                         unsigned long node_start_pfn,
5705                                         unsigned long node_end_pfn,
5706                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5707                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5708 {
5709         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5710         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5711                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5712                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5713                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5714                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5715                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5716
5717                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5718                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5719                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5720                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5721                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5722
5723                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5724                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5725                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5726         }
5727 }
5728
5729 /*
5730  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5731  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5732  */
5733 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5734                                         unsigned long zone_type,
5735                                         unsigned long node_start_pfn,
5736                                         unsigned long node_end_pfn,
5737                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5738                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5739                                         unsigned long *ignored)
5740 {
5741         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5742         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5743                 return 0;
5744
5745         /* Get the start and end of the zone */
5746         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5747         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5748         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5749                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5750                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5751
5752         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5753         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5754                 return 0;
5755
5756         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5757         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5758         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5759
5760         /* Return the spanned pages */
5761         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5762 }
5763
5764 /*
5765  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5766  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5767  */
5768 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5769                                 unsigned long range_start_pfn,
5770                                 unsigned long range_end_pfn)
5771 {
5772         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5773         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5774         int i;
5775
5776         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5777                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5778                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5779                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5780         }
5781         return nr_absent;
5782 }
5783
5784 /**
5785  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5786  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5787  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5788  *
5789  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5790  */
5791 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5792                                                         unsigned long end_pfn)
5793 {
5794         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5795 }
5796
5797 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5798 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5799                                         unsigned long zone_type,
5800                                         unsigned long node_start_pfn,
5801                                         unsigned long node_end_pfn,
5802                                         unsigned long *ignored)
5803 {
5804         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5805         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5806         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5807         unsigned long nr_absent;
5808
5809         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5810         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5811                 return 0;
5812
5813         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5814         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5815
5816         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5817                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5818                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5819         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5820
5821         /*
5822          * ZONE_MOVABLE handling.
5823          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5824          * and vice versa.
5825          */
5826         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5827                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5828                 struct memblock_region *r;
5829
5830                 for_each_memblock(memory, r) {
5831                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5832                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5833                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5834                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5835
5836                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5837                             memblock_is_mirror(r))
5838                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5839
5840                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5841                             !memblock_is_mirror(r))
5842                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5843                 }
5844         }
5845
5846         return nr_absent;
5847 }
5848
5849 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5850 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5851                                         unsigned long zone_type,
5852                                         unsigned long node_start_pfn,
5853                                         unsigned long node_end_pfn,
5854                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5855                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5856                                         unsigned long *zones_size)
5857 {
5858         unsigned int zone;
5859
5860         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5861         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5862                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5863
5864         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5865
5866         return zones_size[zone_type];
5867 }
5868
5869 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5870                                                 unsigned long zone_type,
5871                                                 unsigned long node_start_pfn,
5872                                                 unsigned long node_end_pfn,
5873                                                 unsigned long *zholes_size)
5874 {
5875         if (!zholes_size)
5876                 return 0;
5877
5878         return zholes_size[zone_type];
5879 }
5880
5881 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5882
5883 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5884                                                 unsigned long node_start_pfn,
5885                                                 unsigned long node_end_pfn,
5886                                                 unsigned long *zones_size,
5887                                                 unsigned long *zholes_size)
5888 {
5889         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5890         enum zone_type i;
5891
5892         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5893                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5894                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5895                 unsigned long size, real_size;
5896
5897                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5898                                                   node_start_pfn,
5899                                                   node_end_pfn,
5900                                                   &zone_start_pfn,
5901                                                   &zone_end_pfn,
5902                                                   zones_size);
5903                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5904                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5905                                                   zholes_size);
5906                 if (size)
5907                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5908                 else
5909                         zone->zone_start_pfn = 0;
5910                 zone->spanned_pages = size;
5911                 zone->present_pages = real_size;
5912
5913                 totalpages += size;
5914                 realtotalpages += real_size;
5915         }
5916
5917         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5918         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5919         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5920                                                         realtotalpages);
5921 }
5922
5923 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5924 /*
5925  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5926  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5927  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5928  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5929  * bytes.
5930  */
5931 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5932 {
5933         unsigned long usemapsize;
5934
5935         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5936         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5937         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5938         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5939         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5940
5941         return usemapsize / 8;
5942 }
5943
5944 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5945                                 struct zone *zone,
5946                                 unsigned long zone_start_pfn,
5947                                 unsigned long zonesize)
5948 {
5949         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5950         zone->pageblock_flags = NULL;
5951         if (usemapsize)
5952                 zone->pageblock_flags =
5953                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5954                                                          pgdat->node_id);
5955 }
5956 #else
5957 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5958                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5959 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5960
5961 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5962
5963 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5964 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5965 {
5966         unsigned int order;
5967
5968         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5969         if (pageblock_order)
5970                 return;
5971
5972         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5973                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5974         else
5975                 order = MAX_ORDER - 1;
5976
5977         /*
5978          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5979          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5980          * powerpc.
5981          */
5982         pageblock_order = order;
5983 }
5984 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5985
5986 /*
5987  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5988  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5989  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5990  * the kernel config
5991  */
5992 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5993 {
5994 }
5995
5996 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5997
5998 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5999                                                    unsigned long present_pages)
6000 {
6001         unsigned long pages = spanned_pages;
6002
6003         /*
6004          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6005          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6006          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6007          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6008          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6009          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6010          */
6011         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6012             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6013                 pages = present_pages;
6014
6015         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6016 }
6017
6018 /*
6019  * Set up the zone data structures:
6020  *   - mark all pages reserved
6021  *   - mark all memory queues empty
6022  *   - clear the memory bitmaps
6023  *
6024  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6025  */
6026 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6027 {
6028         enum zone_type j;
6029         int nid = pgdat->node_id;
6030
6031         pgdat_resize_init(pgdat);
6032 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6033         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6034         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6035         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6036 #endif
6037 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6038         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6039         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6040         pgdat->split_queue_len = 0;
6041 #endif
6042         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6043         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6044 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6045         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6046 #endif
6047         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6048         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6049         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6050
6051         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6052
6053         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6054                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6055                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6056                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6057
6058                 size = zone->spanned_pages;
6059                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6060
6061                 /*
6062                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6063                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6064                  * and per-cpu initialisations
6065                  */
6066                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6067                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6068                         if (freesize >= memmap_pages) {
6069                                 freesize -= memmap_pages;
6070                                 if (memmap_pages)
6071                                         printk(KERN_DEBUG
6072                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6073                                                zone_names[j], memmap_pages);
6074                         } else
6075                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6076                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6077                 }
6078
6079                 /* Account for reserved pages */
6080                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6081                         freesize -= dma_reserve;
6082                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6083                                         zone_names[0], dma_reserve);
6084                 }
6085
6086                 if (!is_highmem_idx(j))
6087                         nr_kernel_pages += freesize;
6088                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6089                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6090                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6091                 nr_all_pages += freesize;
6092
6093                 /*
6094                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6095                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6096                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6097                  */
6098                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6099 #ifdef CONFIG_NUMA
6100                 zone->node = nid;
6101 #endif
6102                 zone->name = zone_names[j];
6103                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6104                 spin_lock_init(&zone->lock);
6105                 zone_seqlock_init(zone);
6106                 zone_pcp_init(zone);
6107
6108                 if (!size)
6109                         continue;
6110
6111                 set_pageblock_order();
6112                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6113                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6114                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6115         }
6116 }
6117
6118 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6119 {
6120         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6121         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6122
6123         /* Skip empty nodes */
6124         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6125                 return;
6126
6127 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6128         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6129         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6130         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6131         if (!pgdat->node_mem_map) {
6132                 unsigned long size, end;
6133                 struct page *map;
6134
6135                 /*
6136                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6137                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6138                  * for the buddy allocator to function correctly.
6139                  */
6140                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6141                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6142                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6143                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6144                 if (!map)
6145                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6146                                                                pgdat->node_id);
6147                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6148         }
6149 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6150         /*
6151          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6152          */
6153         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6154                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6155 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6156                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6157                         mem_map -= offset;
6158 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6159         }
6160 #endif
6161 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6162 }
6163
6164 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6165                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6166 {
6167         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6168         unsigned long start_pfn = 0;
6169         unsigned long end_pfn = 0;
6170
6171         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6172         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6173
6174         pgdat->node_id = nid;
6175         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6176         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6177 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6178         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6179         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6180                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6181                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6182 #else
6183         start_pfn = node_start_pfn;
6184 #endif
6185         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6186                                   zones_size, zholes_size);
6187
6188         alloc_node_mem_map(pgdat);
6189 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6190         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6191                 nid, (unsigned long)pgdat,
6192                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6193 #endif
6194
6195         reset_deferred_meminit(pgdat);
6196         free_area_init_core(pgdat);
6197 }
6198
6199 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6200
6201 #if MAX_NUMNODES > 1
6202 /*
6203  * Figure out the number of possible node ids.
6204  */
6205 void __init setup_nr_node_ids(void)
6206 {
6207         unsigned int highest;
6208
6209         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6210         nr_node_ids = highest + 1;
6211 }
6212 #endif
6213
6214 /**
6215  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6216  *
6217  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6218  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6219  * all the nodes.
6220  *
6221  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6222  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6223  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6224  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6225  *
6226  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6227  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6228  * populated node map.
6229  *
6230  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6231  * requirement (single node).
6232  */
6233 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6234 {
6235         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6236         unsigned long start, end, mask;
6237         int last_nid = -1;
6238         int i, nid;
6239
6240         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6241                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6242                         last_nid = nid;
6243                         last_end = end;
6244                         continue;
6245                 }
6246
6247                 /*
6248                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6249                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6250                  * too coarse to separate the current node from the last.
6251                  */
6252                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6253                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6254                         mask <<= 1;
6255
6256                 /* accumulate all internode masks */
6257                 accl_mask |= mask;
6258         }
6259
6260         /* convert mask to number of pages */
6261         return ~accl_mask + 1;
6262 }
6263
6264 /* Find the lowest pfn for a node */
6265 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6266 {
6267         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6268         unsigned long start_pfn;
6269         int i;
6270
6271         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6272                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6273
6274         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6275                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6276                 return 0;
6277         }
6278
6279         return min_pfn;
6280 }
6281
6282 /**
6283  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6284  *
6285  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6286  * memblock_set_node().
6287  */
6288 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6289 {
6290         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6291 }
6292
6293 /*
6294  * early_calculate_totalpages()
6295  * Sum pages in active regions for movable zone.
6296  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6297  */
6298 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6299 {
6300         unsigned long totalpages = 0;
6301         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6302         int i, nid;
6303
6304         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6305                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6306
6307                 totalpages += pages;
6308                 if (pages)
6309                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6310         }
6311         return totalpages;
6312 }
6313
6314 /*
6315  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6316  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6317  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6318  * others
6319  */
6320 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6321 {
6322         int i, nid;
6323         unsigned long usable_startpfn;
6324         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6325         /* save the state before borrow the nodemask */
6326         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6327         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6328         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6329         struct memblock_region *r;
6330
6331         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6332         find_usable_zone_for_movable();
6333
6334         /*
6335          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6336          * options.
6337          */
6338         if (movable_node_is_enabled()) {
6339                 for_each_memblock(memory, r) {
6340                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6341                                 continue;
6342
6343                         nid = r->nid;
6344
6345                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6346                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6347                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6348                                 usable_startpfn;
6349                 }
6350
6351                 goto out2;
6352         }
6353
6354         /*
6355          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6356          */
6357         if (mirrored_kernelcore) {
6358                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6359
6360                 for_each_memblock(memory, r) {
6361                         if (memblock_is_mirror(r))
6362                                 continue;
6363
6364                         nid = r->nid;
6365
6366                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6367
6368                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6369                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6370                                 continue;
6371                         }
6372
6373                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6374                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6375                                 usable_startpfn;
6376                 }
6377
6378                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6379                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6380
6381                 goto out2;
6382         }
6383
6384         /*
6385          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6386          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6387          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6388          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6389          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6390          * what movablecore would have allowed.
6391          */
6392         if (required_movablecore) {
6393                 unsigned long corepages;
6394
6395                 /*
6396                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6397                  * was requested by the user
6398                  */
6399                 required_movablecore =
6400                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6401                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6402                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6403
6404                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6405         }
6406
6407         /*
6408          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6409          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6410          */
6411         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6412                 goto out;
6413
6414         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6415         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6416
6417 restart:
6418         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6419         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6420         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6421                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6422
6423                 /*
6424                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6425                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6426                  * amount of memory for the kernel
6427                  */
6428                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6429                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6430
6431                 /*
6432                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6433                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6434                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6435                  */
6436                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6437
6438                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6439                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6440                         unsigned long size_pages;
6441
6442                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6443                         if (start_pfn >= end_pfn)
6444                                 continue;
6445
6446                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6447                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6448                                 unsigned long kernel_pages;
6449                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6450                                                                 - start_pfn;
6451
6452                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6453                                                         kernelcore_remaining);
6454                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6455                                                         required_kernelcore);
6456
6457                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6458                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6459
6460                                         /*
6461                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6462                                          * that if we have to rebalance
6463                                          * kernelcore across nodes, we will
6464                                          * not double account here
6465                                          */
6466                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6467                                         continue;
6468                                 }
6469                                 start_pfn = usable_startpfn;
6470                         }
6471
6472                         /*
6473                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6474                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6475                          * number of pages used as kernelcore
6476                          */
6477                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6478                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6479                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6480                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6481
6482                         /*
6483                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6484                          * break if the kernelcore for this node has been
6485                          * satisfied
6486                          */
6487                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6488                                                                 size_pages);
6489                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6490                         if (!kernelcore_remaining)
6491                                 break;
6492                 }
6493         }
6494
6495         /*
6496          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6497          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6498          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6499          * satisfied
6500          */
6501         usable_nodes--;
6502         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6503                 goto restart;
6504
6505 out2:
6506         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6507         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6508                 zone_movable_pfn[nid] =
6509                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6510
6511 out:
6512         /* restore the node_state */
6513         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6514 }
6515
6516 /* Any regular or high memory on that node ? */
6517 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6518 {
6519         enum zone_type zone_type;
6520
6521         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6522                 return;
6523
6524         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6525                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6526                 if (populated_zone(zone)) {
6527                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6528                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6529                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6530                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6531                         break;
6532                 }
6533         }
6534 }
6535
6536 /**
6537  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6538  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6539  *
6540  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6541  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6542  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6543  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6544  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6545  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6546  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6547  * at arch_max_dma_pfn.
6548  */
6549 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6550 {
6551         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6552         int i, nid;
6553
6554         /* Record where the zone boundaries are */
6555         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6556                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6557         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6558                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6559
6560         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6561
6562         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6563                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6564                         continue;
6565
6566                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6567                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6568                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6569
6570                 start_pfn = end_pfn;
6571         }
6572
6573         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6574         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6575         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6576
6577         /* Print out the zone ranges */
6578         pr_info("Zone ranges:\n");
6579         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6580                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6581                         continue;
6582                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6583                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6584                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6585                         pr_cont("empty\n");
6586                 else
6587                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6588                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6589                                         << PAGE_SHIFT,
6590                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6591                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6592         }
6593
6594         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6595         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6596         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6597                 if (zone_movable_pfn[i])
6598                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6599                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6600         }
6601
6602         /* Print out the early node map */
6603         pr_info("Early memory node ranges\n");
6604         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6605                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6606                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6607                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6608
6609         /* Initialise every node */
6610         mminit_verify_pageflags_layout();
6611         setup_nr_node_ids();
6612         for_each_online_node(nid) {
6613                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6614                 free_area_init_node(nid, NULL,
6615                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6616
6617                 /* Any memory on that node */
6618                 if (pgdat->node_present_pages)
6619                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6620                 check_for_memory(pgdat, nid);
6621         }
6622 }
6623
6624 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6625 {
6626         unsigned long long coremem;
6627         if (!p)
6628                 return -EINVAL;
6629
6630         coremem = memparse(p, &p);
6631         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6632
6633         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6634         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6635
6636         return 0;
6637 }
6638
6639 /*
6640  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6641  * cannot be reclaimed or migrated.
6642  */
6643 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6644 {
6645         /* parse kernelcore=mirror */
6646         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6647                 mirrored_kernelcore = true;
6648                 return 0;
6649         }
6650
6651         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6652 }
6653
6654 /*
6655  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6656  * can be reclaimed or migrated.
6657  */
6658 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6659 {
6660         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6661 }
6662
6663 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6664 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6665
6666 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6667
6668 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6669 {
6670         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6671         page_zone(page)->managed_pages += count;
6672         totalram_pages += count;
6673 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6674         if (PageHighMem(page))
6675                 totalhigh_pages += count;
6676 #endif
6677         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6678 }
6679 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6680
6681 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6682 {
6683         void *pos;
6684         unsigned long pages = 0;
6685
6686         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6687         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6688         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6689                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6690                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6691                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6692         }
6693
6694         if (pages && s)
6695                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6696                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6697
6698         return pages;
6699 }
6700 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6701
6702 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6703 void free_highmem_page(struct page *page)
6704 {
6705         __free_reserved_page(page);
6706         totalram_pages++;
6707         page_zone(page)->managed_pages++;
6708         totalhigh_pages++;
6709 }
6710 #endif
6711
6712
6713 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6714 {
6715         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6716         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6717
6718         physpages = get_num_physpages();
6719         codesize = _etext - _stext;
6720         datasize = _edata - _sdata;
6721         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6722         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6723         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6724         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6725
6726         /*
6727          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6728          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6729          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6730          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6731          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6732          */
6733 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6734         do { \
6735                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6736                         size -= adj; \
6737         } while (0)
6738
6739         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6740                      _sinittext, init_code_size);
6741         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6742         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6743         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6744         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6745
6746 #undef  adj_init_size
6747
6748         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6749 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6750                 ", %luK highmem"
6751 #endif
6752                 "%s%s)\n",
6753                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6754                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6755                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6756                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6757                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6758                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6759 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6760                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6761 #endif
6762                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6763 }
6764
6765 /**
6766  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6767  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6768  *
6769  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6770  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6771  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6772  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6773  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6774  * smaller per-cpu batchsize.
6775  */
6776 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6777 {
6778         dma_reserve = new_dma_reserve;
6779 }
6780
6781 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6782 {
6783         free_area_init_node(0, zones_size,
6784                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6785 }
6786
6787 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6788 {
6789
6790         lru_add_drain_cpu(cpu);
6791         drain_pages(cpu);
6792
6793         /*
6794          * Spill the event counters of the dead processor
6795          * into the current processors event counters.
6796          * This artificially elevates the count of the current
6797          * processor.
6798          */
6799         vm_events_fold_cpu(cpu);
6800
6801         /*
6802          * Zero the differential counters of the dead processor
6803          * so that the vm statistics are consistent.
6804          *
6805          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6806          * race with what we are doing.
6807          */
6808         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6809         return 0;
6810 }
6811
6812 void __init page_alloc_init(void)
6813 {
6814         int ret;
6815
6816         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6817                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6818                                         page_alloc_cpu_dead);
6819         WARN_ON(ret < 0);
6820 }
6821
6822 /*
6823  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6824  *      or min_free_kbytes changes.
6825  */
6826 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6827 {
6828         struct pglist_data *pgdat;
6829         unsigned long reserve_pages = 0;
6830         enum zone_type i, j;
6831
6832         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6833
6834                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6835
6836                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6837                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6838                         long max = 0;
6839
6840                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6841                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6842                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6843                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6844                         }
6845
6846                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6847                         max += high_wmark_pages(zone);
6848
6849                         if (max > zone->managed_pages)
6850                                 max = zone->managed_pages;
6851
6852                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6853
6854                         reserve_pages += max;
6855                 }
6856         }
6857         totalreserve_pages = reserve_pages;
6858 }
6859
6860 /*
6861  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6862  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6863  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6864  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6865  */
6866 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6867 {
6868         struct pglist_data *pgdat;
6869         enum zone_type j, idx;
6870
6871         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6872                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6873                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6874                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6875
6876                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6877
6878                         idx = j;
6879                         while (idx) {
6880                                 struct zone *lower_zone;
6881
6882                                 idx--;
6883
6884                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6885                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6886
6887                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6888                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6889                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6890                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6891                         }
6892                 }
6893         }
6894
6895         /* update totalreserve_pages */
6896         calculate_totalreserve_pages();
6897 }
6898
6899 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6900 {
6901         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6902         unsigned long lowmem_pages = 0;
6903         struct zone *zone;
6904         unsigned long flags;
6905
6906         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6907         for_each_zone(zone) {
6908                 if (!is_highmem(zone))
6909                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6910         }
6911
6912         for_each_zone(zone) {
6913                 u64 tmp;
6914
6915                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6916                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6917                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6918                 if (is_highmem(zone)) {
6919                         /*
6920                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6921                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6922                          * value here.
6923                          *
6924                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6925                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6926                          * not be capped for highmem.
6927                          */
6928                         unsigned long min_pages;
6929
6930                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6931                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6932                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6933                 } else {
6934                         /*
6935                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6936                          * proportionate to the zone's size.
6937                          */
6938                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6939                 }
6940
6941                 /*
6942                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6943                  * scale factor in proportion to available memory, but
6944                  * ensure a minimum size on small systems.
6945                  */
6946                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6947                             mult_frac(zone->managed_pages,
6948                                       watermark_scale_factor, 10000));
6949
6950                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6951                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6952
6953                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6954         }
6955
6956         /* update totalreserve_pages */
6957         calculate_totalreserve_pages();
6958 }
6959
6960 /**
6961  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6962  * or when memory is hot-{added|removed}
6963  *
6964  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6965  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6966  */
6967 void setup_per_zone_wmarks(void)
6968 {
6969         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6970         __setup_per_zone_wmarks();
6971         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6972 }
6973
6974 /*
6975  * Initialise min_free_kbytes.
6976  *
6977  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6978  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6979  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6980  *
6981  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6982  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6983  *
6984  * which yields
6985  *
6986  * 16MB:        512k
6987  * 32MB:        724k
6988  * 64MB:        1024k
6989  * 128MB:       1448k
6990  * 256MB:       2048k
6991  * 512MB:       2896k
6992  * 1024MB:      4096k
6993  * 2048MB:      5792k
6994  * 4096MB:      8192k
6995  * 8192MB:      11584k
6996  * 16384MB:     16384k
6997  */
6998 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6999 {
7000         unsigned long lowmem_kbytes;
7001         int new_min_free_kbytes;
7002
7003         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7004         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7005
7006         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7007                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7008                 if (min_free_kbytes < 128)
7009                         min_free_kbytes = 128;
7010                 if (min_free_kbytes > 65536)
7011                         min_free_kbytes = 65536;
7012         } else {
7013                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7014                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7015         }
7016         setup_per_zone_wmarks();
7017         refresh_zone_stat_thresholds();
7018         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7019
7020 #ifdef CONFIG_NUMA
7021         setup_min_unmapped_ratio();
7022         setup_min_slab_ratio();
7023 #endif
7024
7025         return 0;
7026 }
7027 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7028
7029 /*
7030  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7031  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7032  *      changes.
7033  */
7034 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7035         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7036 {
7037         int rc;
7038
7039         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7040         if (rc)
7041                 return rc;
7042
7043         if (write) {
7044                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7045                 setup_per_zone_wmarks();
7046         }
7047         return 0;
7048 }
7049
7050 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7051         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7052 {
7053         int rc;
7054
7055         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7056         if (rc)
7057                 return rc;
7058
7059         if (write)
7060                 setup_per_zone_wmarks();
7061
7062         return 0;
7063 }
7064
7065 #ifdef CONFIG_NUMA
7066 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7067 {
7068         pg_data_t *pgdat;
7069         struct zone *zone;
7070
7071         for_each_online_pgdat(pgdat)
7072                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7073
7074         for_each_zone(zone)
7075                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7076                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7077 }
7078
7079
7080 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7081         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7082 {
7083         int rc;
7084
7085         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7086         if (rc)
7087                 return rc;
7088
7089         setup_min_unmapped_ratio();
7090
7091         return 0;
7092 }
7093
7094 static void setup_min_slab_ratio(void)
7095 {
7096         pg_data_t *pgdat;
7097         struct zone *zone;
7098
7099         for_each_online_pgdat(pgdat)
7100                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7101
7102         for_each_zone(zone)
7103                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7104                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7105 }
7106
7107 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7108         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7109 {
7110         int rc;
7111
7112         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7113         if (rc)
7114                 return rc;
7115
7116         setup_min_slab_ratio();
7117
7118         return 0;
7119 }
7120 #endif
7121
7122 /*
7123  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7124  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7125  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7126  *
7127  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7128  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7129  * if in function of the boot time zone sizes.
7130  */
7131 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7132         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7133 {
7134         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7135         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7136         return 0;
7137 }
7138
7139 /*
7140  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7141  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7142  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7143  */
7144 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7145         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7146 {
7147         struct zone *zone;
7148         int old_percpu_pagelist_fraction;
7149         int ret;
7150
7151         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7152         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7153
7154         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7155         if (!write || ret < 0)
7156                 goto out;
7157
7158         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7159         if (percpu_pagelist_fraction &&
7160             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7161                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7162                 ret = -EINVAL;
7163                 goto out;
7164         }
7165
7166         /* No change? */
7167         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7168                 goto out;
7169
7170         for_each_populated_zone(zone) {
7171                 unsigned int cpu;
7172
7173                 for_each_possible_cpu(cpu)
7174                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7175                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7176         }
7177 out:
7178         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7179         return ret;
7180 }
7181
7182 #ifdef CONFIG_NUMA
7183 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7184
7185 static int __init set_hashdist(char *str)
7186 {
7187         if (!str)
7188                 return 0;
7189         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7190         return 1;
7191 }
7192 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7193 #endif
7194
7195 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7196 /*
7197  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7198  * is not known to alloc_large_system_hash().
7199  */
7200 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7201 {
7202         return 0;
7203 }
7204 #endif
7205
7206 /*
7207  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7208  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7209  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7210  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7211  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7212  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7213  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7214  */
7215 #if __BITS_PER_LONG > 32
7216 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7217 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7218 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7219 #endif
7220
7221 /*
7222  * allocate a large system hash table from bootmem
7223  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7224  *   quantity of entries
7225  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7226  */
7227 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7228                                      unsigned long bucketsize,
7229                                      unsigned long numentries,
7230                                      int scale,
7231                                      int flags,
7232                                      unsigned int *_hash_shift,
7233                                      unsigned int *_hash_mask,
7234                                      unsigned long low_limit,
7235                                      unsigned long high_limit)
7236 {
7237         unsigned long long max = high_limit;
7238         unsigned long log2qty, size;
7239         void *table = NULL;
7240         gfp_t gfp_flags;
7241
7242         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7243         if (!numentries) {
7244                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7245                 numentries = nr_kernel_pages;
7246                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7247
7248                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7249                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7250                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7251
7252 #if __BITS_PER_LONG > 32
7253                 if (!high_limit) {
7254                         unsigned long adapt;
7255
7256                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7257                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7258                                 scale++;
7259                 }
7260 #endif
7261
7262                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7263                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7264                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7265                 else
7266                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7267
7268                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7269                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7270                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7271                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7272                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7273                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7274                                 BUG_ON(!numentries);
7275                         }
7276                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7277                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7278         }
7279         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7280
7281         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7282         if (max == 0) {
7283                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7284                 do_div(max, bucketsize);
7285         }
7286         max = min(max, 0x80000000ULL);
7287
7288         if (numentries < low_limit)
7289                 numentries = low_limit;
7290         if (numentries > max)
7291                 numentries = max;
7292
7293         log2qty = ilog2(numentries);
7294
7295         /*
7296          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7297          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7298          */
7299         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7300         do {
7301                 size = bucketsize << log2qty;
7302                 if (flags & HASH_EARLY)
7303                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7304                 else if (hashdist)
7305                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7306                 else {
7307                         /*
7308                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7309                          * some pages at the end of hash table which
7310                          * alloc_pages_exact() automatically does
7311                          */
7312                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7313                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7314                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7315                         }
7316                 }
7317         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7318
7319         if (!table)
7320                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7321
7322         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7323                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7324
7325         if (_hash_shift)
7326                 *_hash_shift = log2qty;
7327         if (_hash_mask)
7328                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7329
7330         return table;
7331 }
7332
7333 /*
7334  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7335  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7336  *
7337  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7338  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7339  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7340  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7341  */
7342 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7343                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7344 {
7345         unsigned long pfn, iter, found;
7346         int mt;
7347
7348         /*
7349          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7350          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7351          */
7352         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7353                 return false;
7354         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7355         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7356                 return false;
7357
7358         pfn = page_to_pfn(page);
7359         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7360                 unsigned long check = pfn + iter;
7361
7362                 if (!pfn_valid_within(check))
7363                         continue;
7364
7365                 page = pfn_to_page(check);
7366
7367                 /*
7368                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7369                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7370                  * handle each tail page individually in migration.
7371                  */
7372                 if (PageHuge(page)) {
7373                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7374                         continue;
7375                 }
7376
7377                 /*
7378                  * We can't use page_count without pin a page
7379                  * because another CPU can free compound page.
7380                  * This check already skips compound tails of THP
7381                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7382                  */
7383                 if (!page_ref_count(page)) {
7384                         if (PageBuddy(page))
7385                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7386                         continue;
7387                 }
7388
7389                 /*
7390                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7391                  * page_count() is not 0.
7392                  */
7393                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7394                         continue;
7395
7396                 if (__PageMovable(page))
7397                         continue;
7398
7399                 if (!PageLRU(page))
7400                         found++;
7401                 /*
7402                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7403                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7404                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7405                  */
7406                 /*
7407                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7408                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7409                  *
7410                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7411                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7412                  * page at boot.
7413                  */
7414                 if (found > count)
7415                         return true;
7416         }
7417         return false;
7418 }
7419
7420 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7421 {
7422         struct zone *zone;
7423         unsigned long pfn;
7424
7425         /*
7426          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7427          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7428          * the zone but still within the section.
7429          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7430          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7431          */
7432         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7433                 return false;
7434
7435         zone = page_zone(page);
7436         pfn = page_to_pfn(page);
7437         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7438                 return false;
7439
7440         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7441 }
7442
7443 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7444
7445 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7446 {
7447         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7448                              pageblock_nr_pages) - 1);
7449 }
7450
7451 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7452 {
7453         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7454                                 pageblock_nr_pages));
7455 }
7456
7457 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7458 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7459                                         unsigned long start, unsigned long end)
7460 {
7461         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7462         unsigned long nr_reclaimed;
7463         unsigned long pfn = start;
7464         unsigned int tries = 0;
7465         int ret = 0;
7466
7467         migrate_prep();
7468
7469         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7470                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7471                         ret = -EINTR;
7472                         break;
7473                 }
7474
7475                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7476                         cc->nr_migratepages = 0;
7477                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7478                         if (!pfn) {
7479                                 ret = -EINTR;
7480                                 break;
7481                         }
7482                         tries = 0;
7483                 } else if (++tries == 5) {
7484                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7485                         break;
7486                 }
7487
7488                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7489                                                         &cc->migratepages);
7490                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7491
7492                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7493                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7494         }
7495         if (ret < 0) {
7496                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7497                 return ret;
7498         }
7499         return 0;
7500 }
7501
7502 /**
7503  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7504  * @start:      start PFN to allocate
7505  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7506  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7507  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7508  *                      in range must have the same migratetype and it must
7509  *                      be either of the two.
7510  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7511  *
7512  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7513  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7514  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7515  * pages fall in.
7516  *
7517  * The PFN range must belong to a single zone.
7518  *
7519  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7520  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7521  * need to be freed with free_contig_range().
7522  */
7523 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7524                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7525 {
7526         unsigned long outer_start, outer_end;
7527         unsigned int order;
7528         int ret = 0;
7529
7530         struct compact_control cc = {
7531                 .nr_migratepages = 0,
7532                 .order = -1,
7533                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7534                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7535                 .ignore_skip_hint = true,
7536                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7537         };
7538         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7539
7540         /*
7541          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7542          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7543          * have different sizes, and due to the way page allocator
7544          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7545          * that page allocator won't try to merge buddies from
7546          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7547          * other migration type.
7548          *
7549          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7550          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7551          * we are interested in).  This will put all the pages in
7552          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7553          *
7554          * When this is done, we take the pages in range from page
7555          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7556          * page allocator will never consider using them.
7557          *
7558          * This lets us mark the pageblocks back as
7559          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7560          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7561          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7562          */
7563
7564         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7565                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7566                                        false);
7567         if (ret)
7568                 return ret;
7569
7570         /*
7571          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7572          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7573          */
7574         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7575         if (ret && ret != -EBUSY)
7576                 goto done;
7577
7578         /*
7579          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7580          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7581          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7582          * What we are going to do is to allocate all pages from
7583          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7584          *
7585          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7586          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7587          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7588          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7589          * once this is done free the pages we are not interested in.
7590          *
7591          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7592          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7593          */
7594
7595         lru_add_drain_all();
7596         drain_all_pages(cc.zone);
7597
7598         order = 0;
7599         outer_start = start;
7600         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7601                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7602                         outer_start = start;
7603                         break;
7604                 }
7605                 outer_start &= ~0UL << order;
7606         }
7607
7608         if (outer_start != start) {
7609                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7610
7611                 /*
7612                  * outer_start page could be small order buddy page and
7613                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7614                  * in this case to report failed page properly
7615                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7616                  */
7617                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7618                         outer_start = start;
7619         }
7620
7621         /* Make sure the range is really isolated. */
7622         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7623                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7624                         __func__, outer_start, end);
7625                 ret = -EBUSY;
7626                 goto done;
7627         }
7628
7629         /* Grab isolated pages from freelists. */
7630         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7631         if (!outer_end) {
7632                 ret = -EBUSY;
7633                 goto done;
7634         }
7635
7636         /* Free head and tail (if any) */
7637         if (start != outer_start)
7638                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7639         if (end != outer_end)
7640                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7641
7642 done:
7643         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7644                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7645         return ret;
7646 }
7647
7648 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7649 {
7650         unsigned int count = 0;
7651
7652         for (; nr_pages--; pfn++) {
7653                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7654
7655                 count += page_count(page) != 1;
7656                 __free_page(page);
7657         }
7658         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7659 }
7660 #endif
7661
7662 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7663 /*
7664  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7665  * page high values need to be recalulated.
7666  */
7667 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7668 {
7669         unsigned cpu;
7670         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7671         for_each_possible_cpu(cpu)
7672                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7673                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7674         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7675 }
7676 #endif
7677
7678 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7679 {
7680         unsigned long flags;
7681         int cpu;
7682         struct per_cpu_pageset *pset;
7683
7684         /* avoid races with drain_pages()  */
7685         local_irq_save(flags);
7686         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7687                 for_each_online_cpu(cpu) {
7688                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7689                         drain_zonestat(zone, pset);
7690                 }
7691                 free_percpu(zone->pageset);
7692                 zone->pageset = &boot_pageset;
7693         }
7694         local_irq_restore(flags);
7695 }
7696
7697 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7698 /*
7699  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7700  * before calling this.
7701  */
7702 void
7703 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7704 {
7705         struct page *page;
7706         struct zone *zone;
7707         unsigned int order, i;
7708         unsigned long pfn;
7709         unsigned long flags;
7710         /* find the first valid pfn */
7711         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7712                 if (pfn_valid(pfn))
7713                         break;
7714         if (pfn == end_pfn)
7715                 return;
7716         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7717         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7718         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7719         pfn = start_pfn;
7720         while (pfn < end_pfn) {
7721                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7722                         pfn++;
7723                         continue;
7724                 }
7725                 page = pfn_to_page(pfn);
7726                 /*
7727                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7728                  * page_count() is not 0.
7729                  */
7730                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7731                         pfn++;
7732                         SetPageReserved(page);
7733                         continue;
7734                 }
7735
7736                 BUG_ON(page_count(page));
7737                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7738                 order = page_order(page);
7739 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7740                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7741                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7742 #endif
7743                 list_del(&page->lru);
7744                 rmv_page_order(page);
7745                 zone->free_area[order].nr_free--;
7746                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7747                         SetPageReserved((page+i));
7748                 pfn += (1 << order);
7749         }
7750         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7751 }
7752 #endif
7753
7754 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7755 {
7756         struct zone *zone = page_zone(page);
7757         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7758         unsigned long flags;
7759         unsigned int order;
7760
7761         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7762         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7763                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7764
7765                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7766                         break;
7767         }
7768         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7769
7770         return order < MAX_ORDER;
7771 }